JP2004172612A - Semiconductor element having bump with small diameter, bump formation by inkjet method, and ink composite used therein - Google Patents

Semiconductor element having bump with small diameter, bump formation by inkjet method, and ink composite used therein Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a semiconductor element having a solder bump with a small diameter, which can not be conventionally formed and sufficiently satisfies functions expected to a solder bump; a semiconductor element with a solder bump having reduced voids or cracks; and a semiconductor element with a solder bump formed therein in which separation from an intermediate metal layer or a pad is not generated, and also to provide a method for forming the solder bump in which working time is remarkably reduced, and an ink composite for solder-bump formation used in the method. <P>SOLUTION: The semiconductor element has an intermediate metal layer and a bump sequentially formed on an outer electrode pad, wherein diameter of the bump is not more than 30μm. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

本発明は、インクジェット方式によるバンプ形成方法、バンプ形成用インク組成物及び半導体素子に関し、例えばバンプ形成対象物に形成された複数のバンプ形成位置上に突起電極(いわゆる、バンプ)をインクジェット方式により形成する際のバンプ形成方法、当該バンプを形成する際に用いるバンプ形成用インク組成物及びバンプ形成方法によってバンプが形成されてなる半導体素子に適用して好適なものである。   The present invention relates to a bump forming method using an ink jet method, an ink composition for forming a bump, and a semiconductor element. For example, protruding electrodes (so-called bumps) are formed on a plurality of bump forming positions formed on a bump forming object using an ink jet method. The present invention is suitable for use in a bump forming method, a bump forming ink composition used for forming the bump, and a semiconductor element in which the bump is formed by the bump forming method.

バンプ形成方法においては、バンプ形成対象物として、例えばIC(Integrated Circuit)チップに応じた回路(以下、これをIC回路と呼ぶ)が複数形成されたウエハでは、以下の手順により各IC回路に形成された複数の外部電極(パッド)上にそれぞれバンプを形成するようになされている。
すなわち、まずウエハの一面に形成された各IC回路のアルミニウム等でなる各パッドの周端部をパッシベーション膜で覆い電気的に保護する。次いで、ウエハの一面にポジ型又はネガ型のフォトレジスト膜を積層形成し、当該フォトレジスト膜を各パッドに応じて露光した後、現像して各パッドを露出させる。続いて、ウエハをスパッタ装置に装填し、スパッタ法によって当該ウエハの一面にパッドとバンプとの密着性を向上し得るBLM(Ball Limiting Metal)膜層を積層形成する。
なお、このBLM膜層は、クロム(Cr)等でなる接着層と銅(Cu)等でなるバリアメタル層(又はバリアー層)とが順次積層形成されてなり、中間金属層又はCr/Cu/Auとも呼ばれている。
In the bump formation method, as a bump formation target, for example, a wafer in which a plurality of circuits (hereinafter referred to as IC circuits) corresponding to an IC (Integrated Circuit) chip is formed on each IC circuit by the following procedure. Bumps are respectively formed on the plurality of external electrodes (pads) formed.
That is, first, the peripheral edge of each pad made of aluminum or the like of each IC circuit formed on one surface of the wafer is covered with a passivation film to be electrically protected. Next, a positive-type or negative-type photoresist film is laminated on one surface of the wafer, the photoresist film is exposed according to each pad, and then developed to expose each pad. Subsequently, the wafer is loaded into a sputtering apparatus, and a BLM (Ball Limiting Metal) film layer that can improve the adhesion between the pads and the bumps is formed on one surface of the wafer by sputtering.
The BLM film layer is formed by sequentially laminating an adhesive layer made of chromium (Cr) or the like and a barrier metal layer (or barrier layer) made of copper (Cu) or the like to form an intermediate metal layer or Cr / Cu / Also called Au.

この後、ウエハの一面に形成されたフォトレジスト膜を剥離すると共に、当該フォトレジスト膜上に積層形成されたBLM膜層を除去する。これにより、ウエハの各パッド上にはそれぞれBLM膜層が積層形成される。
次いで、ウエハの一面に再びフォトレジスト膜を積層形成し、当該フォトレジスト膜を各BLM膜層に応じて露光した後、現像して各BLM膜層を露出させる。この後、メッキ法、蒸着法又は印刷法(印刷法の場合には、フォトレジスト膜に代えて各BLM膜層にそれぞれ応じた開口部を有するメタルマスクを用いる)の手法によってウエハの一面にバンプ材料を積層形成する。この後、ウエハの一面に積層形成されたフォトレジスト膜を剥離すると共に、当該フォトレジスト膜上に積層形成されたバンプ材料を除去する。これにより、各BLM膜層上にはそれぞれバンプ材料が積層形成される。
なお、このバンプ材料は、鉛及び錫が順次積層形成されてなり、当該バンプ材料の重量全体を100%とした場合、鉛の重量が90〜98%の任意の割合となるように予め選定されていると共に、錫の重量が鉛の重量に応じて10〜2%の任意の割合となるように予め選定されている。
Thereafter, the photoresist film formed on one surface of the wafer is peeled off, and the BLM film layer laminated on the photoresist film is removed. As a result, a BLM film layer is laminated on each pad of the wafer.
Next, a photoresist film is formed again on one surface of the wafer, the photoresist film is exposed according to each BLM film layer, and then developed to expose each BLM film layer. Thereafter, bumps are formed on one surface of the wafer by a plating method, a vapor deposition method, or a printing method (in the case of the printing method, a metal mask having an opening corresponding to each BLM film layer is used instead of the photoresist film). Laminate materials. Thereafter, the photoresist film laminated on one surface of the wafer is peeled off, and the bump material laminated on the photoresist film is removed. Thereby, a bump material is laminated on each BLM film layer.
The bump material is formed by sequentially laminating lead and tin. When the entire weight of the bump material is 100%, the weight of the lead is selected in advance so as to be an arbitrary ratio of 90 to 98%. In addition, the weight of tin is selected in advance so as to be an arbitrary ratio of 10 to 2% according to the weight of lead.

続いて、ウエハの一面に所定の塗布手段によってフラックスを塗布する。この後、加熱溶融炉内の窒素雰囲気中においてウエハを所定の温度で加熱し、バンプ材料の鉛及び錫を溶融させることにより、これら鉛と錫とを合成させてはんだを形成する。このときはんだは、溶融された状態における表面張力とフラックスの作用とによって球状にまとまる。かくしてウエハに形成された各IC回路の各パッド上にそれぞれBLM膜層を介して球形状のはんだでなるバンプを形成し得る。   Subsequently, a flux is applied to one surface of the wafer by a predetermined application means. Thereafter, the wafer is heated at a predetermined temperature in a nitrogen atmosphere in a heating and melting furnace to melt lead and tin of the bump material, thereby synthesizing these lead and tin to form solder. At this time, the solder is collected into a spherical shape by the surface tension and the action of the flux in the molten state. Thus, bumps made of spherical solder can be formed on each pad of each IC circuit formed on the wafer via the BLM film layer.

ところで、このようなバンプ形成方法においては、まず、ウエハの各パッド上にそれぞれBLM膜層を積層形成する場合(以下、これをBLM膜層形成工程と呼ぶ)には、上述したようにフォトレジスト膜の形成工程及び当該フォトレジスト膜の剥離工程が必要である。また、スパッタ装置に1回で装填し得るウエハは3〜5枚程度である。このため、BLM膜層形成工程では、当該工程が煩雑になり多大な作業時間が必要となる問題があった。
また、フォトレジスト膜の剥離工程においては、フォトレジスト膜と共に、ウエハの一面に積層形成されたBLM膜層の重量全体に対する99%以上のBLM膜層が除去されている。したがって、ウエハの一面に積層形成されたBLM膜層に用いられている複数種類の金属材料のほとんどを無駄にしており、コストが増大する問題があった。
By the way, in such a bump forming method, first, when a BLM film layer is formed on each pad of a wafer (hereinafter referred to as a BLM film layer forming step), a photoresist is used as described above. A film formation process and a photoresist film peeling process are necessary. The number of wafers that can be loaded into the sputtering apparatus at one time is about 3 to 5. For this reason, in the BLM film layer formation process, the said process became complicated and there existed a problem which requires a lot of work time.
In the photoresist film peeling step, 99% or more of the BLM film layer with respect to the whole weight of the BLM film layer laminated on one surface of the wafer is removed together with the photoresist film. Therefore, most of the plurality of types of metal materials used for the BLM film layer laminated on one surface of the wafer are wasted, and there is a problem that the cost increases.

さらに、BLM膜層に用いられているクロムは、人体に有害な金属材料である。また、ウエハの一面からフォトレジスト膜を剥離する場合、人体に有害な強アルカリ溶液及び有機溶剤が用いられている。このため、BLM膜層形成工程では、作業者が安全に作業し得る作業環境、及び何らかの設備が必要になると共に、強アルカリ溶液及び有機溶剤の廃液を安全に処理し得る廃液処理設備が必要となり、設備が煩雑になる問題があった。
さらに、フォトレジスト膜の剥離工程において、当該フォトレジスト膜が完全に剥離されずにパッシベーション膜上に僅かに残る場合がある。このように、パッシベーション膜上フォトレジスト膜が残った状態において、この後各BLM膜層上にそれぞれバンプ材料を形成し、これら各バンプ材料を加熱溶融すると、当該残ったフォトレジストがパッシベーション膜上に焦げつく問題があった。
Further, chromium used in the BLM film layer is a metal material harmful to the human body. Further, when the photoresist film is peeled from one surface of the wafer, a strong alkaline solution and an organic solvent harmful to the human body are used. For this reason, in the BLM film layer formation process, a work environment in which the worker can work safely and some kind of equipment are required, and a waste liquid treatment equipment that can safely treat the waste liquid of strong alkaline solution and organic solvent is necessary. There was a problem that the facilities became complicated.
Furthermore, in the step of removing the photoresist film, the photoresist film may not be completely removed and may remain slightly on the passivation film. As described above, when the photoresist film on the passivation film remains, bump materials are formed on the respective BLM film layers, and when these bump materials are heated and melted, the remaining photoresist is formed on the passivation film. There was a burning problem.

一方、このバンプ形成方法においては、各BLM膜層上にそれぞれバンプ材料を積層形成する場合(以下、これをバンプ材料形成工程と呼ぶ)には、上述したBLM膜層形成工程の場合と同様に、フォトレジスト膜(又は、メタルマスク)の形成工程及び当該フォトレジスト膜(又はメタルマスク)の剥離工程が必要である。したがって、バンプ材料形成工程では工程が煩雑になる問題があった。
また、バンプ材料形成工程のフォトレジスト膜(又は、メタルマスク)の剥離工程においては、上述したBLM膜層形成工程の場合と同様に、フォトレジスト膜と共に、ウエハの一面に積層形成されたバンプ材料の重量全体に対する99%以上のバンプ材料が除去される。このため、ウエハの一面に積層形成されたバンプ材料(すなわち、鉛及び錫)のそのほとんどを無駄にしており、コストが増大する問題があった。
さらに、バンプ材料形成工程のフォトレジスト膜の剥離工程において、当該フォトレジスト膜が完全に剥離されずにパッシベーション膜上に僅かに残る場合がある。このように、パッシベーション膜上にフォトレジスト膜が残った状態でバンプ材料を加熱溶融すると、当該残ったフォトレジストがパッシベーション膜上に焦げつく問題があった。
On the other hand, in this bump forming method, when a bump material is laminated on each BLM film layer (hereinafter referred to as a bump material forming process), the same as in the above-described BLM film layer forming process. A photoresist film (or metal mask) forming step and a photoresist film (or metal mask) peeling step are necessary. Therefore, the bump material forming process has a problem that the process becomes complicated.
Further, in the step of peeling off the photoresist film (or metal mask) in the bump material forming step, the bump material laminated on the one surface of the wafer together with the photoresist film, as in the case of the BLM film layer forming step described above. More than 99% of the bump material is removed with respect to the total weight. For this reason, most of the bump material (that is, lead and tin) laminated on one surface of the wafer is wasted, and there is a problem that the cost increases.
Furthermore, in the step of removing the photoresist film in the bump material forming step, the photoresist film may not be completely removed and may remain slightly on the passivation film. As described above, when the bump material is heated and melted with the photoresist film remaining on the passivation film, the remaining photoresist burns on the passivation film.

ところで、バンプ材料形成工程においてメッキ法を適用した場合には、ウエハのメッキ処理において人体に有害な酸溶液、アルカリ溶液及び有機溶剤等が用いられている。したがって、この場合にも作業者が安全に作業し得る作業環境及び何らかの設備が必要になると共に、酸溶液、アルカリ溶液及び有機溶剤等の廃液を安全に処理する廃液処理設備が必要となり、バンプ材料形成工程の設備が煩雑になる問題があった。   By the way, when the plating method is applied in the bump material forming process, an acid solution, an alkali solution, an organic solvent, or the like harmful to the human body is used in the plating process of the wafer. Therefore, in this case as well, a working environment and some kind of equipment that allows the worker to work safely are required, and a waste liquid treatment equipment that safely treats waste liquids such as acid solutions, alkaline solutions, and organic solvents is required. There was a problem that the equipment of the formation process became complicated.

また、このバンプ材料形成工程においては、ウエハをメッキ処理する場合、当該ウエハの一面に予め形成されたフォトレジスト膜による凹凸が形成されている。ところが、このメッキ処理ではメッキ電流の分布がウエハの一面の形状に左右され、当該メッキ電流が不均一になる場合がある。したがって、このメッキ処理においては、ウエハの一面にバンプ材料の鉛と錫とをそれぞれ所定の厚さとなるように形成することが困難となり、このバンプ材料の鉛と錫との配合量にばらつきが生じることになる。
このため、このようにしてBLM膜層上に形成されたバンプ材料にフラックスを塗布して加熱溶融すると、溶融した鉛と錫が不均一に合成され、形成されたバンプの内部に気泡欠陥(以下、これをボイドと呼ぶ)やクラックが生じる問題があった。また、大きさの異なるバンプが形成されたり、歪な形状でなるバンプ(以下、これを異形バンプと呼ぶ)が形成されると共に、パッシベーション膜上に飛散したバンプ(以下、これを飛散バンプと呼ぶ)が形成され、隣り合うバンプ同志が接触する等してブリッジが発生する問題があった。
Further, in this bump material forming step, when the wafer is plated, irregularities are formed by a pre-formed photoresist film on one surface of the wafer. However, in this plating process, the distribution of the plating current depends on the shape of one surface of the wafer, and the plating current may become uneven. Therefore, in this plating process, it becomes difficult to form the bump material lead and tin so as to have a predetermined thickness on one surface of the wafer, and the blending amount of the bump material lead and tin varies. It will be.
For this reason, when flux is applied to the bump material formed on the BLM film layer in this way and heated and melted, the molten lead and tin are non-uniformly synthesized, and bubble defects (hereinafter referred to as “bubble defects”) are formed inside the formed bump. , This is called a void) and cracks occur. In addition, bumps having different sizes are formed, bumps having a distorted shape (hereinafter referred to as irregular-shaped bumps) are formed, and bumps scattered on the passivation film (hereinafter referred to as scattered bumps). ) Is formed, and there is a problem that a bridge is generated due to contact between adjacent bumps.

一方、バンプ材料形成工程において蒸着法を適用した場合には、蒸着装置に1回で装填し得るウエハは3〜5枚程度である。このため、複数のウエハに対してBLM膜層上にバンプ材料を積層形成するには、多大な時間が必要になる問題があった。また、この蒸着装置においては、蒸着源(鉛及び錫)に対してウエハの一面が傾斜して装填される等のように当該蒸着装置の構造上の種々の問題に起因して、ウエハの一面にバンプ材料の鉛と錫とをそれぞれ所定の厚さとなるように形成することが困難となる場合がある。
このため、上述したメッキ処理の場合と同様に、バンプ材料の鉛と錫との配合量にばらつきが生じ、このようにしてBLM膜層上に形成されたバンプ材料を加熱溶融してバンプを形成すると、溶融した鉛と錫が不均一に合成され、当該バンプの内部にボイドやクラックが生じる問題があった。また、大きさの異なるバンプが形成されたり、異形バンプが形成されると共に、パッシベーション膜上に飛散バンプが形成され、隣り合うバンプ同志が接触する等してブリッジが発生する問題があった。
On the other hand, when the vapor deposition method is applied in the bump material forming step, about 3 to 5 wafers can be loaded into the vapor deposition apparatus at a time. For this reason, there is a problem that a great deal of time is required to form a bump material on the BLM film layer on a plurality of wafers. Further, in this vapor deposition apparatus, one surface of the wafer is caused due to various problems in the structure of the vapor deposition apparatus such that the one surface of the wafer is inclined and loaded with respect to the vapor deposition source (lead and tin). In addition, it may be difficult to form lead and tin as bump materials so as to have a predetermined thickness.
For this reason, as in the case of the plating process described above, the blending amount of lead and tin of the bump material varies, and the bump material thus formed on the BLM film layer is heated and melted to form the bump. Then, the melted lead and tin are non-uniformly synthesized, and there is a problem that voids and cracks are generated inside the bumps. In addition, bumps having different sizes are formed, irregular-shaped bumps are formed, scattered bumps are formed on the passivation film, and adjacent bumps come into contact with each other.

さらに、バンプ材料形成工程において印刷法を適用した場合には、各BLM膜層にそれぞれ応じた開口部を有するメタルマスクを介してスキージによってこれら各BLM膜層上にそれぞれクリームはんだを印刷する。ところが、この印刷法においては、スキージとメタルマスクとの間隔が不均一になること等により、当該メタルマスクの開口部を介して各BLM膜層上にそれぞれ印刷されるクリームはんだの量(印刷精度)がばらつく問題があった。このため、この印刷法においてはクリームはんだの印刷精度に対する信頼性が低下する問題があった。また、クリームはんだのばらつきにより、大きさの異なるバンプが形成されたり、異形バンプが形成され、隣り合うバンプ同志が接触する等してブリッジが発生する問題があった。   Further, when a printing method is applied in the bump material forming step, cream solder is printed on each BLM film layer by a squeegee through a metal mask having an opening corresponding to each BLM film layer. However, in this printing method, the amount of cream solder (printing accuracy) printed on each BLM film layer through the opening of the metal mask due to non-uniform spacing between the squeegee and the metal mask, for example. ) Has a problem that varies. For this reason, in this printing method, there was a problem that the reliability with respect to the printing accuracy of the cream solder was lowered. In addition, there is a problem that bridges are generated due to variations in cream solder, such as bumps having different sizes formed, deformed bumps formed, and adjacent bumps contacting each other.

ところで、このバンプ形成方法においては、ウエハの各パッド上にそれぞれバンプを形成した後、種々の有機溶剤を用いてウエハの一面に残存するフラックスを洗浄するようになされている。このため、この洗浄工程においても、作業者が安全に作業し得る作業環境及び何らかの設備が必要になると共に、これら種々の有機溶剤の廃液を安全に処理し得る廃液処理設備が必要となり、当該洗浄工程の設備が煩雑になる問題があった。
以上のように従来のバンプ形成方法においては、複数の工程からなり、どれか一つの工程において不良が発生すると、それ以前の工程が全て無駄になる。したがって、このバンプ形成方法においては、後工程になるほど不良が発生した場合の損害が大きくなる問題があった。
By the way, in this bump forming method, after bumps are formed on each pad of the wafer, flux remaining on one surface of the wafer is cleaned using various organic solvents. For this reason, also in this cleaning process, a work environment and some kind of equipment that enables workers to work safely are required, and waste liquid treatment equipment that can safely treat waste liquids of these various organic solvents is necessary. There was a problem that the equipment of the process became complicated.
As described above, the conventional bump forming method includes a plurality of processes, and if a defect occurs in any one of the processes, the previous processes are all wasted. Therefore, in this bump forming method, there is a problem that the damage caused when a defect occurs is increased in the subsequent process.

以上説明したような問題を解決するために、バンプ形成対象物表面の複数のバンプ形成位置にそれぞれバンプを形成するバンプ形成方法において、基材の一面に上記バンプ形成対象物の各上記バンプ形成位置にそれぞれ対応させてバンプを配置する第1の工程と、各上記バンプ上及び又は上記バンプ形成対象物の各上記バンプ形成位置上に導電性接着剤を供給する第2の工程と、各上記バンプとそれぞれ対応する上記バンプ形成位置とを上記導電性接着剤を介して当接させるように上記基材と上記バンプ形成対象物とを突き合わせ、各上記バンプとそれぞれ対応する上記バンプ形成位置とを位置決めする第3の工程と、上記導電性接着剤を固化させることにより、各上記バンプをそれぞれ対応する上記バンプ形成位置に固着させる第4の工程と、上記バンプ形成対象物の各上記バンプ形成位置にそれぞれ固着された上記バンプから、上記基材を引き離す第5の工程とを具えることを特徴とするバンプ形成方法が提案され、バンプの形成工程を短縮できることが確認されている(例えば、特許文献1参照)。   In order to solve the problems as described above, in the bump forming method of forming bumps at a plurality of bump forming positions on the surface of the bump forming object, each bump forming position of the bump forming object on one surface of the substrate. A first step of arranging bumps corresponding to each of the above, a second step of supplying a conductive adhesive on each of the bumps and / or on each of the bump forming positions of the bump forming object, and each of the bumps The base material and the bump forming object are brought into contact with each other so that the corresponding bump forming positions are brought into contact with each other via the conductive adhesive, and each bump and the corresponding bump forming position are positioned. And a fourth step of fixing each of the bumps to a corresponding bump formation position by solidifying the conductive adhesive. And a bump forming method characterized by comprising a fifth step of separating the base material from the bump fixed to each bump forming position of the bump forming object. (See, for example, Patent Document 1).

また、はんだバンプ作成に用いるフラックス材料として、少なくともロジン、活性剤、溶剤を含有し、天然ロジンと、水添ロジンと、前記天然ロジン及び前記水添ロジンの総重量に対して1%乃至99%の任意の割合で配合される溶質と、所定温度で活性化する活性剤と、前記天然ロジンと、前記水添ロジンと、前記溶質と、前記活性剤とを溶解させる溶剤とを具えるものを用いることが提案され、このフラックス材料を用いて作製されたはんだバンプは、表面が滑らかな光沢を有し、理想に近い球状形状を有し、内部にボイドやクラックのないもので、また作製過程ではんだ合金の飛散が生じないなどの効果があることが確認されている(例えば、特許文献2参照)。   Further, as a flux material used for making solder bumps, it contains at least rosin, an activator, and a solvent. Natural rosin, hydrogenated rosin, and 1% to 99% of the total weight of natural rosin and hydrogenated rosin. A solute blended in an arbitrary ratio, an activator that is activated at a predetermined temperature, the natural rosin, the hydrogenated rosin, the solute, and a solvent that dissolves the activator. Solder bumps made using this flux material are proposed to be used, have a smooth luster on the surface, have an ideal spherical shape, and have no voids or cracks inside. Thus, it has been confirmed that there is an effect that the solder alloy does not scatter (see, for example, Patent Document 2).

また、作製されたはんだバンプが、表面光沢性、表面性および形状が良好であり、また作製過程ではんだ合金の飛散が生じないなどの効果をもたらすような、はんだバンプ作成用フラックス材料として、少なくともロジン、活性剤および溶剤を含有し、該活性剤として100℃〜300℃の温度範囲で分解昇華する成分と350℃〜400℃の温度範囲で分解活性化する成分を含むものを用いることが提案されている(例えば、特許文献3参照)。   In addition, the solder bumps produced have good surface gloss, surface properties and shape, and as a solder bump making flux material that brings about effects such as no scattering of solder alloy during the production process, at least It is proposed to use a rosin, an activator and a solvent containing a component that decomposes and sublimates in a temperature range of 100 ° C. to 300 ° C. and a component that decomposes and activates in a temperature range of 350 ° C. to 400 ° C. (For example, see Patent Document 3).

しかしながら、このように改良されたフラックスを用いた場合にも生じる問題として、通常バンプ形成方法においては、ウエハの各パッド上にそれぞれバンプを形成した後、種々の有機溶剤を用いてウエハの一面に残存するフラックスを洗浄するようになされている。このため、この洗浄工程においても、作業者が安全に作業し得る作業環境及び何らかの設備が必要になると共に、これら種々の有機溶剤の廃液を安全に処理し得る廃棄処理設備が必要となり、当該洗浄工程の設備が煩雑になる問題がある。   However, as a problem that occurs even when such improved flux is used, in the normal bump forming method, bumps are formed on each pad of the wafer and then applied to one surface of the wafer using various organic solvents. The remaining flux is cleaned. For this reason, this cleaning process also requires a work environment and some kind of equipment that enables workers to work safely, and also requires a waste treatment facility that can safely handle the waste liquids of these various organic solvents. There is a problem that the equipment of the process becomes complicated.

また、従来方式によって作製されるバンプの径は50μm前後の大きさのものになり、より小さな径のバンプを特に製造レベルで量産することは困難であった。これは従来方式が複雑な工程を多数回繰り返すため、形成されるバンプに不揃いが生じやすく、径が小さくなればなるほど不揃いになる傾向があり、均一の径のバンプを形成し難くなる。さらに従来方式によって作製されたバンプにはボイド・クラックや異形バンプが発生し易く、バンプが小さくなるほどその傾向は大きくなるという問題がある。
すなわち、従来方式においては、小さなバンプになるほど工程管理が厳しく、最終的に得られたバンプをみると原材料の大半が捨てられて無駄になり、さらに熱処理が必要とするため環境面とエネルギー面から問題がある。
しかしながら、インターネット社会において、今後さらなるICの高集積化と高密度実装化が進むことが考えられ、そのためにより径の小さなバンプ、特に30μm以下の径のはんだバンプの出現が近年期待されているが、その提案がないままに今日に至っているのが実状である。
さらに、従来のバンプには、ボイドとかクラックが観察され、また中間金属層あるいはパッドとの剥離が発生することがあり、問題とされている。
Further, the diameter of the bumps produced by the conventional method is about 50 μm, and it has been difficult to mass-produce bumps having a smaller diameter especially at the manufacturing level. This is because the conventional method repeats a complicated process many times, so that the formed bumps are likely to be uneven, and the smaller the diameter, the more likely it is to become uneven, making it difficult to form bumps with a uniform diameter. Furthermore, there is a problem that voids, cracks and irregular shaped bumps are likely to occur in the bumps produced by the conventional method, and that the tendency increases as the bumps become smaller.
In other words, in the conventional method, the smaller the bumps, the tighter the process control, and the final obtained bumps are discarded and most of the raw materials are wasted, and further heat treatment is required. There's a problem.
However, in the Internet society, it is conceivable that further IC integration and high-density mounting will progress in the future, and therefore, the appearance of bumps with a smaller diameter, particularly solder bumps with a diameter of 30 μm or less, is expected in recent years. The reality is that we have reached today without any proposals.
Furthermore, voids and cracks are observed in conventional bumps, and peeling from the intermediate metal layer or pad may occur, which is a problem.

更に、通常はんだバンプは次の5種類の試験が行なわれている。
(1)金属顕微鏡によるはんだバンプの外観観察
(2)SEMによるバンプの断面観察
(3)機械的強度試験(シエアー試験/引っ張り強度試験)
(4)洗浄性試験
(5)ICチップを配線基盤上に実装した場合の信頼性試験
これらの試験において従来方式で作製されたバンプには次のような問題が数多く存在する。
Furthermore, the following five types of tests are usually performed on solder bumps.
(1) Appearance observation of solder bump with metal microscope (2) Cross-sectional observation of bump with SEM (3) Mechanical strength test (Shea test / Tensile strength test)
(4) Detergency test (5) Reliability test in the case where an IC chip is mounted on a wiring board In these tests, bumps produced by the conventional method have many problems as follows.

Figure 2004172612
Figure 2004172612

特開平9−205095号公報(請求項1、第4頁左欄第44行目〜右欄第7行目)JP-A-9-205095 (Claim 1, page 4, left column, line 44 to right column, line 7) 特開平9−10988号公報(請求項1、第3頁右欄第13行目〜第6頁右欄第18行目)JP-A-9-10988 (Claim 1, page 3, right column, line 13 to page 6, right column, line 18) 特開平8−155675号公報(請求項1、第4頁右欄第33行目〜第5頁第19行目)JP-A-8-155675 (Claim 1, page 4, right column, line 33 to page 5, line 19)

本発明の課題は、はんだバンプに期待される機能を充分に満足して、従来形成が不可能であった小さな径のはんだバンプが形成された半導体素子を提供することである。
また、本発明の課題は、ボイドとかクラックが少ないはんだバンプが形成された半導体素子を提供することである。
また、本発明の課題は、中間金属層あるいはパッドとの剥離を発生しないはんだバンプが形成された半導体素子を提供することである。
さらに作業時間を大幅に短縮できるはんだバンプの形成方法と、それに用いるはんだバンプ形成用インク組成物を提供することである。
An object of the present invention is to provide a semiconductor element in which a solder bump having a small diameter, which has been sufficiently impossible to form in the prior art, sufficiently satisfies the functions expected of a solder bump.
Moreover, the subject of this invention is providing the semiconductor element in which the solder bump with few voids or a crack was formed.
Another object of the present invention is to provide a semiconductor element on which solder bumps are formed that do not cause separation from an intermediate metal layer or a pad.
Furthermore, it is providing the solder bump formation method which can shorten working time significantly, and the ink composition for solder bump formation used therefor.

本発明者等は、上述の課題を解決するために本発明者等が鋭意検討した結果、半導体素子の外部電極パッド上に形成された中間金属層の上に、はんだ合金材料層とフラックス材料層とを順次形成後、これらの2つの層を加熱溶融することによってバンプを形成する際に、はんだ合金材料層とフラックス材料層をインクジェット方式によって形成すると、吐出量等を容易に制御できるため、所望のはんだバンプを作製するのに有効であることを確認した。
また、中間金属層の代わりに、導電性接着層をインクジェット方式によって形成することが有効であることも確認した。
さらに、これらのインクジェット方式に用いるインク組成物を製造する際に、超臨界流体もしくは亜臨界流体中で行なわれる工程を用いると、10nm以下の粒径の揃った超微粒子を安定して含有するインク組成物が作製可能となって、所望のはんだバンプを作製するのに、特に有効であることを確認した。
As a result of intensive studies by the inventors in order to solve the above-mentioned problems, the solder alloy material layer and the flux material layer are formed on the intermediate metal layer formed on the external electrode pad of the semiconductor element. In order to form bumps by heating and melting these two layers, the solder alloy material layer and the flux material layer are formed by an ink jet method so that the discharge amount can be easily controlled. It was confirmed that it was effective for producing solder bumps.
It was also confirmed that it is effective to form a conductive adhesive layer by an ink jet method instead of the intermediate metal layer.
Furthermore, when a process performed in a supercritical fluid or subcritical fluid is used when manufacturing an ink composition used in these ink jet systems, the ink stably contains ultrafine particles having a particle diameter of 10 nm or less. It has been confirmed that the composition can be produced and is particularly effective for producing a desired solder bump.

すなわち、上記課題は本発明の(1)「外部電極パッド上に中間金属層とバンプが順次設けられた半導体素子であって、該バンプの径が30μm以下であることを特徴とする半導体素子」、(2)「前記バンプの径が0.001〜10μmであることを特徴とする前記第(1)項に記載の半導体素子」、(3)「前記バンプ径が0.001〜1μmであることを特徴とする前記第(1)項又は第(2)項に記載の半導体素子」、(4)「バンプが、中間金属層の上にインクジェット方式によって形成されたはんだ合金材料層とフラックス材料層とを、加熱溶融することによって形成されたものであることを特徴とする前記第(1)項乃至第(3)項の何れかに記載の半導体素子」、(5)「中間金属層が、インクジェット方式により形成された導電性接着層であることを特徴とする前記第(1)項乃至第(4)項の何れかに記載の半導体素子」によって解決される。   That is, the above-mentioned problem is (1) “semiconductor element in which an intermediate metal layer and a bump are sequentially provided on an external electrode pad, and the diameter of the bump is 30 μm or less”. (2) “The semiconductor element according to (1) above, wherein the bump diameter is 0.001 to 10 μm”, (3) “The bump diameter is 0.001 to 1 μm. The semiconductor element according to the above item (1) or (2) ”, (4)“ a solder alloy material layer and a flux material in which bumps are formed on an intermediate metal layer by an ink jet method ” The semiconductor element according to any one of (1) to (3) above, wherein the intermediate metal layer is formed by heating and melting the layer ” Formed by inkjet method It is solved by the paragraph (1) to the semiconductor device according to any one of the item (4) ", characterized in that a conductive adhesive layer.

また、上記課題は、本発明の(6)「半導体素子の外部電極パッド上に形成された中間金属層の上に、はんだ合金材料層とフラックス材料層とを順次形成後、該はんだ合金材料層と該フラックス材料層とを加熱溶融することによってバンプを形成する方法であって、はんだ合金材料層をインクジェット方式によって形成することを特徴とするバンプ形成方法」、(7)「はんだ合金材料を構成しインクジェット方式に用いられるインク組成物が、超臨界流体もしくは亜臨界流体中で行なわれる工程を含む製造法で作成されたものであることを特徴とする前記第(6)項に記載のバンプ形成方法」、(8)「はんだ合金材料を構成するインク組成物が、少なくともはんだ材料、有機溶剤、湿潤剤を含有することを特徴とする前記第(6)項又は第(7)項に記載のバンプ形成方法」、(9)「半導体素子の外部電極パッド上に形成された中間金属層の上に、はんだ合金材料層とフラックス材料層とを順次形成後、該はんだ合金材料層と該フラックス材料層とを加熱溶融することによってバンプを形成する方法であって、中間金属層が導電性接着層であって、該導電性接着層をインクジェット方式によって形成することを特徴とするバンプ形成方法」、(10)「導電性材料を構成しインクジェット方式に用いられるインク組成物が、超臨界流体もしくは亜臨界流体中で行なわれる工程を含む製造法で作成されたものであることを特徴とする前記第(9)項に記載のバンプ形成方法」、(11)「導電性材料を構成するインク組成物が、少なくとも導電性材料、有機溶剤、湿潤剤を含有することを特徴とする前記第(9)項又は第(10)項に記載のバンプ形成方法」、(12)「半導体素子の外部電極パッド上に形成された中間金属層の上に、はんだ合金材料層とフラックス材料層とを順次形成後、該はんだ合金材料層と該フラックス材料層とを加熱溶融することによってバンプを形成する方法であって、フラックス材料層をインクジェット方式によって形成することを特徴とするバンプ形成方法」、(13)「フラックス材料を構成しインクジェット方式に用いられるインク組成物が、少なくともロジン、活性剤、有機溶剤を含有することを特徴とする前記第(12)項に記載のバンプ形成方法」、(14)「フラックス材料を構成するインク組成物が、少なくともロジン、活性剤,有機溶剤、ポリオール、グリコールエーテル、界面活性剤、湿潤剤を含有するバンプ形成用フラックスに、活性剤として、100℃〜300℃の温度範囲で分解昇華する成分と350℃〜400℃の温度範囲で分解活性化する成分が含まれていることを特徴とする前記第(12)項又は第(13)項に記載のバンプ形成方法」、(15)「天然ロジンと、水添ロジンと、前記天然ロジン及び前記水添ロジンの総重量に対して1%乃至99%の任意の割合で配合される溶質と、所定温度で活性化する活性剤と、前記天然ロジンと、前記水添ロジンと、前記溶質と、前記活性剤とを溶解させる溶剤とを具えることを特徴とする前記第(13)項又は第(14)項に記載のバンプ形成方法」、(16)「前記溶質は、合成レジン、天然ゴム、合成ゴム又はエラストマの単体又は複数を配合してなることを特徴とする前記第(13)項乃至第(15)項の何れかに記載のバンプ形成方法」、(17)「前記はんだ材料を構成するインク組成物、前記フラックス材料を構成するインク組成物、前記導電性材料を構成するインク組成物のうち少なくとも一つのインク組成物の粘度が1〜20mPa・s、表面張力が20〜70mN/m、インクジェットヘッドのノズル面を構成する材料に対する接触角が30〜170゜であることを特徴とする前記第(6)項乃至第(16)項の何れかに記載のバンプ形成方法」、(18)「前記はんだ材料を構成するインク組成物、前記フラックス材料を構成するインク組成物、前記導電性材料を構成するインク組成物のうち少なくとも一つのインク組成物の粘度が5〜20mPa・s、表面張力が25〜50mN/m、インクジェットヘッドのノズル面を構成する材料に対する接触角が30〜70゜であることを特徴とする前記第(6)項乃至第(17)項の何れかに記載のバンプ形成方法」、(19)「前記はんだ材料を構成するインク組成物、前記フラックス材料を構成するインク組成物、前記導電性材料を構成するインク組成物のうち少なくとも一つのインク組成物の固形分濃度が0.01〜10.0wt%であることを特徴とする前記第(6)項乃至第(18)項の何れかに記載のバンプ形成方法」、(20)「前記はんだ材料を構成するインク組成物、前記フラックス材料を構成するインク組成物、前記導電性材料を構成するインク組成物のうち少なくとも一つのインク組成物の蒸気圧が0.001〜50mmHg(室温)の少なくとも一種の溶媒を含むことを特徴とする前記第(6)項乃至第(19)項の何れかに記載のバンプ形成方法」によって解決される。   Further, the above-described problem is (6) “Solder alloy material layer and flux material layer are sequentially formed on the intermediate metal layer formed on the external electrode pad of the semiconductor element, and then the solder alloy material layer. And a flux material layer are heated and melted to form bumps, wherein the solder alloy material layer is formed by an ink jet method ", (7)" Structure of solder alloy material The bump formation as described in (6) above, wherein the ink composition used in the ink jet system is prepared by a production method including a step performed in a supercritical fluid or a subcritical fluid. (Method), (8) The above item (6), wherein the ink composition constituting the solder alloy material contains at least a solder material, an organic solvent, and a wetting agent. (9) “A solder alloy material layer and a flux material layer are sequentially formed on the intermediate metal layer formed on the external electrode pad of the semiconductor element, and then the solder is formed. A method of forming a bump by heating and melting an alloy material layer and a flux material layer, wherein the intermediate metal layer is a conductive adhesive layer, and the conductive adhesive layer is formed by an ink jet method. Bump forming method ”, (10)“ The ink composition constituting the conductive material and used in the ink jet system is prepared by a manufacturing method including a step performed in a supercritical fluid or a subcritical fluid. (11) “The ink composition constituting the conductive material contains at least a conductive material, an organic solvent, and a wetting agent”. The bump forming method according to the item (9) or (10), ”(12)“ a solder alloy on the intermediate metal layer formed on the external electrode pad of the semiconductor element ” A method of forming bumps by heating and melting the solder alloy material layer and the flux material layer after sequentially forming a material layer and a flux material layer, wherein the flux material layer is formed by an ink jet method. (13) The item (12), wherein the ink composition constituting the flux material and used in the ink jet system contains at least a rosin, an activator, and an organic solvent. (14) “Ink composition constituting flux material is at least rosin, activator, organic solvent, polyol, glycol agent. In the flux for bump formation containing tellurium, surfactant and wetting agent, as an activator, there are a component that decomposes and sublimates in a temperature range of 100 ° C. to 300 ° C. and a component that decomposes and activates in a temperature range of 350 ° C. to 400 ° C. The bump forming method according to the above item (12) or (13) ”, (15)“ natural rosin, hydrogenated rosin, natural rosin and hydrogenated rosin ” Solute blended in an arbitrary ratio of 1% to 99% with respect to the total weight of the above, an activator activated at a predetermined temperature, the natural rosin, the hydrogenated rosin, the solute, and the activator A bump forming method according to item (13) or (14) above, (16) “the solute is a synthetic resin, natural rubber, or synthetic rubber” Or blend single or multiple elastomers The bump forming method according to any one of (13) to (15) ”, (17)“ Ink composition constituting the solder material, and constituting the flux material ” Of the ink composition and the ink composition constituting the conductive material, the viscosity of the ink composition is 1 to 20 mPa · s, the surface tension is 20 to 70 mN / m, and the material constituting the nozzle surface of the inkjet head. The bump forming method as described in any one of (6) to (16) above, wherein the contact angle is 30 to 170 °, (18) “Ink composition constituting the solder material” The viscosity of at least one of the ink composition constituting the flux material and the ink composition constituting the conductive material is 5 to 20 mPa · s, and the surface tension is Bump formation according to any one of (6) to (17), characterized in that the contact angle with respect to the material constituting the nozzle surface of the inkjet head is 5 to 50 mN / m, and 30 to 70 °. Method ”, (19)“ Solid content concentration of at least one of the ink composition constituting the solder material, the ink composition constituting the flux material, and the ink composition constituting the conductive material is high. The bump forming method according to any one of items (6) to (18), characterized in that the composition is 0.01 to 10.0 wt%. (20) “Ink composition constituting the solder material” At least one of the ink composition, the ink composition constituting the flux material, and the ink composition constituting the conductive material has a low vapor pressure of 0.001 to 50 mmHg (room temperature). The problem is solved by the bump forming method according to any one of (6) to (19), which includes at least one kind of solvent.

また、上記課題は、本発明の(21)「前記第(6)項乃至第(20)項の何れかに記載の方法によって形成されることを特徴とするバンプ」によって解決される。   In addition, the above-mentioned problem is solved by (21) “a bump characterized by being formed by the method according to any one of (6) to (20)”.

また、上記課題は、本発明の(22)「半導体素子の外部電極パッド上に形成された中間金属層の上に、はんだ合金材料層とフラックス材料層とを順次形成後、該はんだ合金材料層と該フラックス材料層とを加熱溶融することによってバンプを形成する際の、はんだ合金材料層をインクジェット方式によって形成するのに用いられ、かつ超臨界流体もしくは亜臨界流体中で行なわれる工程が含まれる製造法で作成されたものであることを特徴とするはんだ合金材料を構成するインク組成物」、(23)「少なくともはんだ合金材料、有機溶剤および湿潤剤を含有することを特徴とする前記第(22)項に記載のはんだ合金材料を構成するインク組成物」、(24)「半導体素子の外部電極パッド上に形成された中間金属層の上に、はんだ合金材料層とフラックス材料層とを順次形成後、該はんだ合金材料層と該フラックス材料層とを加熱溶融することによってバンプを形成する際の、中間金属層である導電性接着層をインクジェット方式によって形成するのに用いられ、かつ超臨界流体もしくは亜臨界流体中で行なわれる工程が含まれる製造工程で製造されたことを特徴とする導電性材料を構成するインク組成物」、(25)「少なくとも導電性材料、有機溶剤、湿潤剤を含有することを特徴とする前記第(24)項に記載の導電性材料を構成するインク組成物」、(26)「半導体素子の外部電極パッド上に形成された中間金属層の上に、はんだ合金材料層とフラックス材料層とを順次形成後、該はんだ合金材料層と該フラックス材料層とを加熱溶融することによってバンプを形成する際の、フラックス材料層をインクジェット方式によって形成するのに用いられ、少なくともロジン、活性剤、有機溶剤を含有することを特徴とするフラックス材料を構成するインク組成物」、(27)「少なくともロジン,活性剤,有機溶剤、ポリオール、グリコールエーテル、界面活性剤、湿潤剤を含有するバンプ形成用フラックスに、活性剤として、100℃〜300℃の温度範囲で分解昇華する成分と350℃〜400℃の温度範囲で分解活性化する成分が含まれていることを特徴とする前記第(26)項に記載のフラックス材料を構成するインク組成物」、(28)「天然ロジンと、水添ロジンと、前記天然ロジン及び前記水添ロジンの総重量に対して1%乃至99%の任意の割合で配合される溶質と、所定温度で活性化する活性剤と、前記天然ロジンと、前記水添ロジンと、前記溶質と、前記活性剤とを溶解させる溶剤とを具えることを特徴とする前記第(26)項又は第(27)項に記載のフラックス材料を構成するインク組成物」、(29)「前記溶質は、合成レジン、天然ゴム、合成ゴム又はエラストマの単体又は複数を配合してなることを特徴とする前記第(28)項に記載のフラックス材料を構成するインク組成物」、(30)「前記はんだ材料を構成するインク組成物、前記フラックス材料を構成するインク組成物、前記導電性材料を構成するインク組成物のうち少なくとも一つのインク組成物の粘度が1〜20mPa・s、表面張力が20〜70mN/m、インクジェットヘッドのノズル面を構成する材料に対する接触角が30〜170゜であることを特徴とする前記第(22)項乃至第(29)項の何れかに記載のインク組成物」、(31)「前記はんだ材料を構成するインク組成物、前記フラックス材料を構成するインク組成物、前記導電性材料を構成するインク組成物のうち少なくとも一つのインク組成物の固形分濃度が0.01〜10.0wt%であることを特徴とする前記第(22)項乃至第(30)項の何れかに記載のインク組成物」、(32)「前記はんだ材料を構成するインク組成物、前記フラックス材料を構成するインク組成物、前記導電性材料を構成するインク組成物のうち少なくとも一つのインク組成物の蒸気圧が0.001〜50mmHg(室温)の少なくとも一種の溶媒を含むことを特徴とする前記第(22)項乃至第(31)項の何れかに記載のインク組成物」によって解決される。   Further, the above-mentioned problem is (22) “Solder alloy material layer and flux material layer are sequentially formed on the intermediate metal layer formed on the external electrode pad of the semiconductor element, and then the solder alloy material layer. And a step of forming a solder alloy material layer by an ink jet method and forming a bump by heating and melting the flux material layer and performing in a supercritical fluid or a subcritical fluid. An ink composition constituting a solder alloy material characterized by being produced by a manufacturing method ”, (23)“ At least a solder alloy material, an organic solvent, and a wetting agent ”. 22) Ink composition constituting solder alloy material according to item ”, (24)“ Solder alloy on intermediate metal layer formed on external electrode pad of semiconductor element ” After forming the material layer and the flux material layer in sequence, the conductive adhesive layer, which is an intermediate metal layer, is formed by the inkjet method when the bump is formed by heating and melting the solder alloy material layer and the flux material layer. An ink composition constituting a conductive material, characterized in that it is produced by a production process including a process carried out in a supercritical fluid or subcritical fluid, ”(25)“ At least conductive (26) “Ink composition constituting conductive material according to item (24)”, comprising “conductive material, organic solvent, wetting agent”, (26) “formed on external electrode pad of semiconductor element” A solder alloy material layer and a flux material layer are sequentially formed on the intermediate metal layer, and then the solder alloy material layer and the flux material layer are heated and melted to form bumps. An ink composition constituting a flux material, which is used to form a flux material layer by an ink jet method and contains at least rosin, an activator, and an organic solvent ”, (27)“ At least rosin , Active component, organic solvent, polyol, glycol ether, surfactant, wetting agent containing flux forming component that decomposes and sublimates in the temperature range of 100 ° C to 300 ° C and 350 ° C to 400 ° C as the active agent (28) “Natural rosin, hydrogenated rosin, and an ink composition constituting the flux material according to the above item (26)”, which contains a component that decomposes and activates in a temperature range of A solute blended in an arbitrary ratio of 1% to 99% with respect to the total weight of the natural rosin and the hydrogenated rosin, and an activity activated at a predetermined temperature. Item (26) or Item (27), comprising a sex agent, a solvent for dissolving the natural rosin, the hydrogenated rosin, the solute, and the active agent. In the above item (28), the ink composition constituting the flux material ", (29)" the solute is composed of a synthetic resin, natural rubber, synthetic rubber or elastomer alone or in combination. At least one of the ink composition constituting the solder material, the ink composition constituting the solder material, the ink composition constituting the flux material, and the ink composition constituting the conductive material. The viscosity of one ink composition is 1 to 20 mPa · s, the surface tension is 20 to 70 mN / m, and the contact angle to the material constituting the nozzle surface of the inkjet head is 30 to 170 °. The ink composition according to any one of Items (22) to (29), which is characterized by (31) “Ink composition constituting the solder material, Ink composition constituting the flux material,” Item (22) to Item (30), wherein the solid content concentration of at least one of the ink compositions constituting the conductive material is 0.01 to 10.0 wt%. At least one of the ink composition constituting the solder material, the ink composition constituting the flux material, and the ink composition constituting the conductive material. 32. The ink composition according to any one of items (22) to (31), wherein the ink composition contains at least one solvent having a vapor pressure of 0.001 to 50 mmHg (room temperature). It is solved by.

本発明によれば、半導体素子の外部電極パッド上に形成された中間金属層の上に、インクジェット方式によりはんだ合金材料層とフラックス材料層とを順次形成後、加熱溶融することによってバンプを形成する方法により、従来のバンプ形成方法に比べて、低コストで簡易迅速にバンプを形成することができ、かくしてバンプの形成工程における作業時間を大幅に短縮し得るバンプ形成方法を実現することができる。   According to the present invention, a solder alloy material layer and a flux material layer are sequentially formed on an intermediate metal layer formed on an external electrode pad of a semiconductor element by an ink jet method, and then bumps are formed by heating and melting. According to the method, it is possible to realize a bump forming method that can easily and quickly form bumps at a lower cost than conventional bump forming methods, and thus can significantly reduce the working time in the bump forming process.

また、中間金属層の代わりに導電性接着層をインクジェット方式により形成することによりこれまでの中間金属層を作製する煩雑な工程と溶剤処理工程とが不要になった。さらに、超臨界流体もしくは亜臨界流体工程を用いた、吐出性、パターニング性および成膜性に優れたはんだ合金層形成用インク組成物およびフラックス層形成用インク組成物および導電性接着層形成用インク組成物を提供することができた。
また、該インク組成物を用いることで、従来のバンプ形成方法に比べて、インクジェット方式により低コストで簡便かつ容易にパターン形成でき、かくしてバンプの形成工程における作業時間を大幅に短縮し得るバンプ形成方法を実現することができた。
さらに、これまで作製が困難であったバンプ径が10μm以下あるいは5μm以下あるいは1μm以下の特性の優れたバンプを形成することができた。
Moreover, the complicated process and solvent processing process which produce the intermediate metal layer until now became unnecessary by forming a conductive contact bonding layer with an inkjet system instead of an intermediate metal layer. Furthermore, an ink composition for forming a solder alloy layer, an ink composition for forming a flux layer, and an ink for forming a conductive adhesive layer, which are excellent in ejection properties, patterning properties, and film forming properties, using a supercritical fluid or subcritical fluid process A composition could be provided.
In addition, by using the ink composition, bump formation can be easily and easily patterned at low cost by the inkjet method compared to the conventional bump formation method, thus greatly reducing the work time in the bump formation process. The method could be realized.
Furthermore, it was possible to form a bump having excellent characteristics with a bump diameter of 10 μm or less, 5 μm or less, or 1 μm or less, which has been difficult to produce.

また、本発明のインクジェット方式によるはんだバンプ形成用フラックスインク組成物においては、活性剤として、100℃〜300℃の温度範囲で分解昇華する成分と350℃〜400℃の温度範囲で分解活性化する成分が含まれている。
そして、上記活性剤のうち、100℃〜300℃の温度範囲で分解昇華してはんだ合金材料表面の酸化膜の除去、はんだ付け性の向上、表面光沢の付与等の表面性を改良する効果を発揮する成分として、例えば残さが残らない有機酸系活性剤が含まれ、350℃〜400℃の温度範囲で分解活性化してバンプ内部のボイドを除去する、はんだ合金の飛散を防止する、あるいははんだ合金材料同士を均一に溶融させる効果を発揮する成分として、例えば残さが残るハロゲン化合物系活性剤が含まれ、上記有機酸系活性剤がはんだバンプ形成用フラックス固形分中に0.01重量%〜10重量%の割合で含有され、上記ハロゲン化合物系活性剤がはんだバンプ形成用フラックスインク組成物の固形分中に0.01重量%〜10重量%の割合で含有されているため、はんだバンプを形成する際、100℃〜300℃の温度範囲のプレヒート時には有機酸系活性剤がはんだバンプの表面性や形状に対して効果を発揮し、350℃〜400℃の温度範囲のメインヒート時にはハロゲン化合物系活性剤がはんだバンプ形成に対して効果を発揮し、はんだバンプを形成する際に期待される機能を充分に満足してはんだバンプを良好に形成し、生産性が向上する。
In addition, in the flux ink composition for forming solder bumps by the ink jet method of the present invention, as an activator, a component that decomposes and sublimates in a temperature range of 100 ° C. to 300 ° C. and decomposes and activates in a temperature range of 350 ° C. to 400 ° C. Contains ingredients.
And among the said active agents, the effect which improves surface properties, such as decomposition | disassembly sublimation in the temperature range of 100 to 300 degreeC, removal of the oxide film of the surface of a solder alloy material, improvement of solderability, provision of surface glossiness, etc. For example, an organic acid activator that does not leave a residue is included as a component to be exhibited, and it decomposes and activates in a temperature range of 350 ° C. to 400 ° C. to remove voids inside the bump, to prevent solder alloy scattering, or solder As a component that exhibits an effect of uniformly melting the alloy materials, for example, a halogen compound-based activator that remains is included, and the organic acid-based activator is 0.01% by weight to the solder bump forming flux solid content. It is contained at a rate of 10% by weight, and the halogen compound-based activator is contained at a rate of 0.01% by weight to 10% by weight in the solid content of the solder bump forming flux ink composition. Therefore, when the solder bump is formed, the organic acid activator exerts an effect on the surface property and shape of the solder bump at the time of preheating in a temperature range of 100 ° C. to 300 ° C., and 350 ° C. to 400 ° C. Halogen compound-based activator has an effect on solder bump formation during main heat in the temperature range, and the solder bumps are formed satisfactorily by satisfying the functions expected when forming solder bumps. Will improve.

また、本発明のインクジェット方式によるはんだバンプ形成用フラックスインク組成物においては、活性剤のうち、100℃〜300℃の温度範囲で分解昇華してはんだ合金材料表面の酸化膜の除去、はんだ付け性の向上、表面光沢の付与等の表面性を改良する効果を発揮する成分として少なくとも界面活性剤が含まれ、350℃〜400℃の温度範囲で分解活性化してバンプ内部のボイドを除去する、はんだ合金の飛散を防止する、あるいははんだ合金材料同士を均一に溶融させる効果を発揮する成分として少なくとも界面活性剤が含まれていることから、100℃〜300℃及び350℃〜400℃の温度範囲のプレヒートからメインヒートにわたって、上記界面活性剤がはんだバンプの表面性や形状に対して効果を発揮し、はんだバンプ形成に対しても効果を発揮し、はんだバンプを形成する際に期待される機能を充分に満足してはんだバンプを良好に形成し、生産性が向上する。   In addition, in the flux ink composition for forming solder bumps by the ink jet method of the present invention, among the active agents, decomposition and sublimation in the temperature range of 100 ° C. to 300 ° C. to remove the oxide film on the surface of the solder alloy material, solderability That contains at least a surfactant as a component that exhibits the effect of improving the surface properties such as improving the surface gloss and imparting surface gloss, and decomposes and activates in the temperature range of 350 ° C. to 400 ° C. to remove voids inside the bump. Since at least a surfactant is included as a component that exhibits the effect of preventing the alloy from scattering or melting the solder alloy materials uniformly, the temperature ranges from 100 ° C. to 300 ° C. and 350 ° C. to 400 ° C. From preheat to main heat, the above surfactants have an effect on the surface properties and shape of solder bumps. Exert effect on the formation, the solder bumps sufficiently satisfy the functions expected in forming a solder bump satisfactorily formed, productivity is improved.

また、天然ロジンと、水添ロジンと、これらの天然ロジン及び水添ロジンの総重量に対して1%ないし99%の任意の割合で配合される溶質と、所定温度で活性化する活性剤とを溶剤に溶解させるようにしたことにより、ウエットバック処理のような高温度条件において使用し得るフラックスを実現することができ、はんだバンプを形成する際に期待される機能を充分に満足してはんだバンプを良好に形成し、生産性が向上する。   A natural rosin, a hydrogenated rosin, a solute blended in an arbitrary ratio of 1% to 99% with respect to the total weight of the natural rosin and the hydrogenated rosin, and an activator activated at a predetermined temperature. Can be used in high temperature conditions such as wet-back processing, and the solder can satisfy the functions expected when forming solder bumps. Bumps are formed well and productivity is improved.

また、後述の実施例によるバンプ形成方法においては、フラックスの使用量がインクジェット方式により吐出されるだけの非常に少ないため、洗浄工程に用いられる有機溶剤等の廃液を処理する廃液処理設備が容易に構成することができ、バンプの形成工程をさらに簡易にすることができる。   In addition, in the bump forming method according to the embodiments described later, the amount of flux used is very small that is only ejected by the ink jet method, so that waste liquid treatment equipment for treating waste liquid such as an organic solvent used in the cleaning process can be easily obtained. The bump forming process can be further simplified.

すなわち、本発明の半導体素子は、従来のやり方では作製が不可能とされていた、はんだバンプの径が30μm以下であることを特徴とするものであり、またそのはんだバンプがボイドとかクラックが少なく、さらに中間金属層あるいはパッドとの剥離を発生しないものであることを特徴とするものである。
本発明のはんだバンプの形成方法によれば、はんだバンプの径が30μm以下のものが形成可能であるが、半導体素子のはんだバンプとして、0.001〜10μmが好ましく、さらに0.1〜1μmの径のものが有効であり、このような径のものを本発明のはんだバンプの形成方法によって形成することができる。
このような特徴を有する本発明のはんだバンプの形成方法は、限定的なものでないが、前述のように本発明者等は、インクジェット方式を採用することによって実現したものであり、はんだバンプの形成方法にインクジェット方式を採用することに関しては、本発明者等の調査によれば従来皆無である。
さらに、インクジェット方式に用いるインク組成物としては、粒径の揃った超微粒子が安定して含有していることが望ましく、前述したように、そのために超臨界流体もしくは亜臨界流体が特に好ましいことが確認され、そのように形成されたインク組成物を用いることによって、インクジェット方式による所望のはんだバンプの形成が、特に容易に実現可能となったものである。
以下に、本発明のはんだバンプについて、その形成方法を中心にして、順次説明する。
That is, the semiconductor element of the present invention is characterized in that the diameter of the solder bump is 30 μm or less, which has been impossible to manufacture by the conventional method, and the solder bump has few voids and cracks. Further, it is characterized in that it does not peel off from the intermediate metal layer or the pad.
According to the method for forming a solder bump of the present invention, a solder bump having a diameter of 30 μm or less can be formed. As a solder bump of a semiconductor element, 0.001 to 10 μm is preferable, and further 0.1 to 1 μm. Those having diameters are effective, and those having such diameters can be formed by the solder bump forming method of the present invention.
The method of forming the solder bump of the present invention having such a feature is not limited, but as described above, the present inventors have realized by adopting the ink jet method, and the formation of the solder bump. According to the investigation by the present inventors, there has been nothing in the past regarding adopting an ink jet method as a method.
Furthermore, it is desirable that the ink composition used in the ink jet system stably contains ultrafine particles having a uniform particle diameter, and as described above, a supercritical fluid or a subcritical fluid is particularly preferable for that purpose. By using an ink composition that has been confirmed and formed in such a manner, formation of a desired solder bump by an ink jet method can be realized particularly easily.
Hereinafter, the solder bumps of the present invention will be described sequentially with a focus on the formation method.

本発明のはんだバンプの形成方法には、下記(1)〜(3)のインク組成物を用いるのが、特に有効である。
(1)バンプ形成方法においてインクジェット方法により塗布される、導電性材料あるいははんだ材料あるいはフラックス材料を含有するインク組成物であって、粘度が1〜20mPa・s、表面張力が20〜70mN/m、インクジェットヘッドのノズル面を構成する材料に対する接触角が30〜170゜であることを特徴とするインク組成物。
当該(1)のインク組成物によれば、特にインクジェット法により塗布する場合に、ノズル孔の目詰まり、インク液滴の飛行曲がりを押さえるとともに吐出を円滑にし、吐出量および吐出タイミングの制御が可能となり、インクジェット方式による安定な吐出が可能となる。
特に、このような効果を得るには、前記はんだ材料を構成するインク組成物、前記フラックス材料を構成するインク組成物、前記導電性材料を構成するインク組成物のうち少なくとも一つのインク組成物の粘度が5〜20mPa・s、表面張力が25〜50mN/m、インクジェットヘッドのノズル面を構成する材料に対する接触角が30〜70゜であることが、バンプを形成するのに有効である。
(2)固形分濃度が0.01〜10.0wt%であることを特徴とする前記(1)記載のインク組成物。
当該(2)のインク組成物によれば、インクジェット法により塗布する場合に、吐出性を損なうことなく所望の膜厚を得ることが可能となる。
(3)蒸気圧が0.001〜50mmHg(室温)の少なくとも一種の溶媒を含むことを特徴とする前記(1)記載のインク組成物。
当該(3)のインク組成物によれば、インクジェットにより塗布する際に、インクの乾きを抑えることができ、ノズル孔での目詰まりをなくすことができる。
In the method for forming a solder bump of the present invention, it is particularly effective to use the following ink compositions (1) to (3).
(1) An ink composition containing a conductive material, a solder material, or a flux material, which is applied by an inkjet method in a bump forming method, having a viscosity of 1 to 20 mPa · s, a surface tension of 20 to 70 mN / m, An ink composition having a contact angle with a material constituting a nozzle surface of an inkjet head of 30 to 170 °.
According to the ink composition of (1), particularly when applied by the ink jet method, the nozzle hole is clogged, the flying bend of the ink droplet is suppressed, the discharge is smoothed, and the discharge amount and the discharge timing can be controlled. Thus, stable ejection by the ink jet method becomes possible.
In particular, in order to obtain such an effect, at least one of the ink composition constituting the solder material, the ink composition constituting the flux material, and the ink composition constituting the conductive material is used. It is effective for forming bumps that the viscosity is 5 to 20 mPa · s, the surface tension is 25 to 50 mN / m, and the contact angle to the material constituting the nozzle surface of the inkjet head is 30 to 70 °.
(2) The ink composition according to (1), wherein the solid content concentration is 0.01 to 10.0 wt%.
According to the ink composition (2), it is possible to obtain a desired film thickness without impairing the discharge property when applied by an ink jet method.
(3) The ink composition as described in (1) above, comprising at least one solvent having a vapor pressure of 0.001 to 50 mmHg (room temperature).
According to the ink composition (3), the ink can be prevented from drying when applied by inkjet, and clogging in the nozzle holes can be eliminated.

特に、インクジェット方式により塗布されるはんだバンプ形成用フラックスインク組成物として、インク中に活性剤として、プレヒート時にはんだ合金材料表面の酸化膜の除去、はんだ付け性の向上、表面光沢の付与等の表面性を改良する効果を発揮する成分と、メインヒート時にバンプ内部のボイドを除去する、はんだ合金の飛散を防止する、あるいははんだ合金材料同士を均一に溶融させる効果を発揮する成分を含有させること、あるいはプレヒートからメインヒートにわたって上記効果を発揮する成分を含有させることにより、はんだバンプを形成する際に期待される機能を充分に満足してはんだバンプを良好に形成できることを見い出した。
また、天然ロジンと、水添ロジンと、これらの天然ロジン及び水添ロジンの総重量に対して1%乃至99%の任意の割合で配合される溶質と、所定温度で活性化する活性剤と、これらの天然ロジンと、水添ロジンと、溶質と、活性剤とを溶解させる溶剤とを設けるようにすることにより、はんだバンプを形成する際に期待される機能を充分に満足してはんだバンプを良好に形成できることを見い出した。
In particular, as a flux ink composition for forming solder bumps applied by an ink jet method, as an activator in the ink, the surface of the solder alloy material surface removal during preheating, improved solderability, surface gloss, etc. Including a component that exhibits an effect of improving the properties and a component that exhibits an effect of removing the void inside the bump during the main heat, preventing the scattering of the solder alloy, or uniformly melting the solder alloy materials, Alternatively, it has been found that by including a component that exhibits the above effects from preheating to main heating, the solder bump can be satisfactorily formed while sufficiently satisfying the function expected when the solder bump is formed.
Further, natural rosin, hydrogenated rosin, a solute blended in an arbitrary ratio of 1% to 99% with respect to the total weight of these natural rosin and hydrogenated rosin, and an activator activated at a predetermined temperature By providing a solvent that dissolves these natural rosin, hydrogenated rosin, solute, and activator, the solder bump sufficiently satisfies the functions expected when forming a solder bump. Has been found to be well formed.

さらに、インク組成物として、ロジン、活性剤、有機溶剤、ポリオール、グリコールエーテル、界面活性剤、湿潤剤を含有することにより、インクジェットインクとしての吐出安定性も問題がない特性を保つことができることを見い出した。
すなわち、本発明は、少なくともロジン,活性剤,溶剤よりなるインクジェット方式によるはんだバンプ形成用フラックスにおいて、活性剤として、100℃〜300℃の温度範囲で分解昇華する成分と350℃〜400℃の温度範囲で分解活性化する成分が含まれていることを特徴とするものである。
Furthermore, by containing rosin, activator, organic solvent, polyol, glycol ether, surfactant, wetting agent as the ink composition, the ejection stability as an inkjet ink can be maintained without problems. I found it.
That is, the present invention provides a solder bump forming flux comprising at least a rosin, an activator, and a solvent. As an activator, a component that decomposes and sublimates in a temperature range of 100 ° C. to 300 ° C. It is characterized by containing a component that decomposes and activates within a range.

そして、上記100℃〜300℃の温度範囲で分解昇華する成分としては、例えば残さが残らない有機酸系活性剤が挙げられ、350℃〜400℃の温度範囲で分解活性化する成分としては、例えば残さが残るハロゲン化合物系活性剤が挙げられ、これらを用いる場合には、上記有機酸系活性剤がはんだバンプ形成用フラックス固形分中に0.01重量%〜10重量%の割合で含有され、上記ハロゲン化合物系活性剤がはんだバンプ形成用フラックス固形分中に0.01重量%〜10重量%の割合で含有されていることが好ましい。
このとき、上記有機酸系活性剤は、100℃〜300℃の温度範囲のプレヒート時に、はんだ合金材料表面の酸化膜の除去、はんだ付け性の向上、表面光沢の付与等の表面性を改良する効果を発揮するものである。
And as a component decomposed and sublimated in the temperature range of the said 100 degreeC-300 degreeC, the organic acid type activator which a residue does not remain is mentioned, for example, As a component which decomposes and activates in the temperature range of 350 degreeC-400 degreeC, For example, residual halogen compound activator is used, and when these are used, the organic acid activator is contained in the solder bump forming flux solid content in a proportion of 0.01 wt% to 10 wt%. The halogen compound activator is preferably contained in the solder bump forming flux solid content in a proportion of 0.01 wt% to 10 wt%.
At this time, the organic acid activator improves surface properties such as removal of an oxide film on the surface of the solder alloy material, improvement of solderability, and imparting surface gloss during preheating in a temperature range of 100 ° C. to 300 ° C. It is effective.

また、上記ハロゲン化合物系活性剤は、350℃〜400℃の温度範囲のメインヒート時に、バンプ内部のボイドを除去する、はんだ合金の飛散を防止する、あるいははんだ合金材料同士を均一に溶融させる効果を発揮するものである。
なお、上記有機酸系活性剤及びハロゲン化合物系活性剤の含有量が上記範囲以外であると、それぞれが充分な効果を発揮することが難しい。
また、上記有機酸系活性剤の含有量ははんだバンプ形成用フラックス固形分中の0.1重量%〜5重量%であることがより好ましく、上記ハロゲン化合物系活性剤の含有量ははんだバンプ形成用フラックス固形分中の0.1重量%〜5重量%であることがより好ましい。
Further, the halogen compound-based activator has the effect of removing voids inside the bumps, preventing the solder alloy from scattering, or uniformly melting the solder alloy materials during main heating in the temperature range of 350 ° C. to 400 ° C. Is to demonstrate.
If the contents of the organic acid activator and the halogen compound activator are outside the above ranges, it is difficult to exert sufficient effects.
Further, the content of the organic acid activator is more preferably 0.1% by weight to 5% by weight in the solder bump forming flux solid, and the content of the halogen compound activator is solder bump forming. More preferably, it is 0.1 wt% to 5 wt% in the flux solid content.

さらに、上記本発明のはんだバンプ形成用フラックスにおいては、有機酸系活性剤の含有量をM1とし、ハロゲン化合物系活性剤の含有量をM2としたとき、M1:M2が1:10〜10:1の範囲であることが好ましい。
そして、上記本発明のはんだバンプ形成用フラックスにおいては、有機酸系活性剤が分子量40〜400の直鎖式化合物である、あるいは分子量80〜700の環式化合物であることが好ましい。
さらに、上記本発明のはんだバンプ形成用フラックスにおいては、ハロゲン化合物系活性剤の分子量が40〜700であることが好ましい。
なお、本発明のはんだバンプ形成用フラックスにおける有機酸系活性剤の具体例としては、コハク酸、安息香酸、アジピン酸、アビチエン酸、グルタル酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アゼライン酸、ギ酸等が挙げられる。
Furthermore, in the solder bump forming flux of the present invention, when the content of the organic acid activator is M1 and the content of the halogen compound activator is M2, M1: M2 is 1:10 to 10: A range of 1 is preferable.
In the solder bump forming flux of the present invention, the organic acid activator is preferably a linear compound having a molecular weight of 40 to 400 or a cyclic compound having a molecular weight of 80 to 700.
Furthermore, in the solder bump forming flux of the present invention, the halogen compound activator preferably has a molecular weight of 40 to 700.
Specific examples of the organic acid activator in the solder bump forming flux of the present invention include succinic acid, benzoic acid, adipic acid, abitienic acid, glutaric acid, palmitic acid, stearic acid, azelaic acid, formic acid and the like. It is done.

一方、ハロゲン化合物系活性剤の具体例としては、エチルアミン塩酸塩、メチルアミン塩酸塩、エチルアミン臭素酸塩、メチルアミン臭素酸塩、プロペンジオール塩酸塩、アリルアミン塩酸塩、3−アミノ−1−プロペン塩酸塩、N−(3−アミノプロピル)メタクリルアミド塩酸塩、o−アニシジン塩酸塩、n−ブチルアミン塩酸塩、p−アミノフェノール塩酸塩等が挙げられる。   On the other hand, specific examples of the halogen compound activator include ethylamine hydrochloride, methylamine hydrochloride, ethylamine bromate, methylamine bromate, propenediol hydrochloride, allylamine hydrochloride, 3-amino-1-propene hydrochloride. Salt, N- (3-aminopropyl) methacrylamide hydrochloride, o-anisidine hydrochloride, n-butylamine hydrochloride, p-aminophenol hydrochloride and the like.

上述の目的を達成するための本発明のはんだバンプ形成用フラックスとしては、次のようなものも挙げられる。すなわち、活性剤のうち、100℃〜300℃の温度範囲で分解昇華する成分として少なくとも界面活性剤が含まれ、350℃〜400℃の温度範囲で分解活性化する成分として少なくとも界面活性剤が含まれていることを特徴とするものである。
このとき、上記界面活性剤は、100℃〜300℃及び350℃〜400℃の温度範囲のプレヒートからメインヒートにわたって、はんだ合金材料表面の酸化膜の除去、はんだ付け性の向上、表面光沢の付与等の表面性を改良する効果を発揮し、バンプ内部のボイドを除去する、はんだ合金の飛散を防止する、あるいははんだ合金材料同士を均一に溶融させる効果を発揮するものである。
このような界面活性剤の具体例としては、第4級アンモニウム(ライオン社製:アーカードC−50、エソカードC/12(商品名)等)、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド(花王社製:コータミン24P(商品名)等)、アルキルベンジルジメチルアンモニウムクロライド(花王社製:サニゾールC(商品名)等)が挙げられる。
Examples of the flux for forming solder bumps of the present invention for achieving the above-described object include the following. That is, among the active agents, at least a surfactant is included as a component that decomposes and sublimates in a temperature range of 100 ° C. to 300 ° C., and at least a surfactant is included as a component that decomposes and activates in a temperature range of 350 ° C. to 400 ° C. It is characterized by being.
At this time, the surfactant removes an oxide film on the surface of the solder alloy material, improves solderability, and imparts surface gloss, from preheating to main heating in the temperature range of 100 ° C. to 300 ° C. and 350 ° C. to 400 ° C. The effect of improving the surface properties such as the above, and the effect of removing voids in the bumps, preventing the solder alloy from scattering, or uniformly melting the solder alloy materials are exhibited.
Specific examples of such surfactants include quaternary ammonium (Lion Corporation: Arcard C-50, Esocard C / 12 (trade name), etc.), lauryltrimethylammonium chloride (Kao Corporation: Cotamine 24P (Product) Name) and the like, and alkylbenzyldimethylammonium chloride (manufactured by Kao Corporation: SANISOL C (trade name), etc.).

さらに、これまで述べたはんだバンプ形成用フラックスにおいては、溶剤の沸点が150℃〜300℃であることが好ましく、220℃〜250℃であることがより好ましい。
上記のような沸点を有する溶剤の具体例としては、2−(2−n−ブトキシエトキシ)エタノール、2−(2−n−ブトキシエトキシ)エチルアセテート、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、N−メチル−2−ピロリドン等が挙げられる。
なお、これまで述べた本発明のはんだバンプ形成用フラックスにおいては、ロジンとしてプレヒート及びメインヒートにより殆ど分解して残さとなる天然ロジン、水添ロジンが使用可能である。さらに、必要に応じて樹脂や、熱安定化剤、酸化防止剤、分散剤、ヒマシ油等の増粘剤(チクソ剤)等を添加しても良い。
Furthermore, in the solder bump forming flux described so far, the boiling point of the solvent is preferably 150 ° C to 300 ° C, and more preferably 220 ° C to 250 ° C.
Specific examples of the solvent having the above boiling point include 2- (2-n-butoxyethoxy) ethanol, 2- (2-n-butoxyethoxy) ethyl acetate, 1,3-butanediol, 1,4- Examples include butanediol and N-methyl-2-pyrrolidone.
In the solder bump forming flux of the present invention described so far, natural rosin and hydrogenated rosin that are almost decomposed and left by preheating and main heating can be used as rosin. Furthermore, you may add resin, a heat stabilizer, antioxidant, a dispersing agent, thickeners, such as a castor oil, etc. as needed.

また、インク組成物は、水溶性有機溶剤がグリセリン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、テトラエチレングリコール、1,6−ヘキサンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、ポリエチレングリコール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,6−ヘキサントリオール、チオジグリコール、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、N−ヒドロキシエチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンから選ばれる少なくとも一つ以上の水溶性有機溶剤を含有することが好ましく、インクの乾きを抑えることができ、インク粘度を所望の値に調整することができる。   The ink composition has a water-soluble organic solvent such as glycerin, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, 1,3-butanediol, 2,3-butanediol, 1, 4-butanediol, 1,5-pentanediol, tetraethylene glycol, 1,6-hexanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, polyethylene glycol, 1,2,4-butanetriol, 1,2, At least one water-soluble selected from 6-hexanetriol, thiodiglycol, 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, N-hydroxyethyl-2-pyrrolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone It is preferable to contain an organic solvent Ku, it is possible to suppress drying of ink, it is possible to adjust the ink viscosity to a desired value.

インク組成物は、アセチレングリコール系界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリエチレン−ポリプロピレン共重合体、フッ素系界面活性剤から選ばれる少なくとも1種の界面活性剤を含有することが好ましく、インクの吐出性を損ねることなく、特に優れて濡れ性を向上させ表面張力を所望の値に調整することが可能となる。
インク組成物が、炭素数6以上のジオールとアルキルエーテルを含有することが好ましく、インクの吐出性を損ねることなく、特に優れて濡れ性を向上させ表面張力を所望の値に調整することが可能となる。
ノズルプレートの接液性の安定性を保つために、インク組成物のpHが6以上11以下に調整されることが好ましい。
The ink composition contains at least one surfactant selected from acetylene glycol surfactants, polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkyl phenyl ethers, polyethylene-polypropylene copolymers, and fluorine surfactants. In particular, it is possible to improve the wettability and adjust the surface tension to a desired value without impairing the ink discharge performance.
The ink composition preferably contains a diol having 6 or more carbon atoms and an alkyl ether, and can improve the wettability and adjust the surface tension to a desired value without impairing the ink ejection performance. It becomes.
In order to maintain the liquid contact stability of the nozzle plate, the pH of the ink composition is preferably adjusted to 6 or more and 11 or less.

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本発明の半導体素子は、バンプの径が30μm以下の径のバンプを有することを特徴とするものである。
このようなバンプの形成方法は、先述のように、特に限定的でないが、本発明者等はインクジェット方式を採用することによって実現したものである。
すなわち、本発明の30μm以下の径のはんだバンプは、特にICの高集積化と高密度実装化に有用なものである。
なお、本発明のインクジェット方式によれば、インクの吐出量等を制御すれば、30μm以下に限らず、所望の径のバンプを作製することが可能である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
The semiconductor element of the present invention has a bump having a diameter of 30 μm or less.
The bump forming method is not particularly limited as described above, but the present inventors have realized by adopting an ink jet method.
That is, the solder bump having a diameter of 30 μm or less of the present invention is particularly useful for high integration and high density mounting of IC.
According to the ink jet system of the present invention, it is possible to produce a bump having a desired diameter, not limited to 30 μm or less, by controlling the ink discharge amount and the like.

本発明に用いるインクジェット方式によるバンプ形成方法とは、半導体素子の外部電極パッド上に形成された中間金属層もしくは導電性接着層の上に、はんだ合金材料層とフラックス材料層とを順次形成後、加熱溶融することによってバンプを形成する方法であって、はんだ合金材料層及び/又はフラックス材料層及び/又は導電性接着層をインクジェット方式によって形成することを特徴とするものである。
かかるインクジェット方式によれば、一般的に、正確な位置に正確な吐出量のインク組成物を制御して飛ばすことができ、特に1plのような超微小のインク組成物を正確に飛ばすことができるため、微細なパターニングを簡便にかつ短時間で行なうことができる。また、必要な場所に必要量の材料を塗布すればいいので大面積の基板になっても材料を無駄にすることはない。
さらに、インクジェット方式に用いられるはんだ合金材料もしくは導電性材料を構成するインク組成物が、それを製造する工程の少なくとも一部に超臨界流体もしくは亜臨界流体中で行なわれる工程を含めると、所望のバンプを得るのに特に効果的である。
The bump forming method by the inkjet method used in the present invention is a method of sequentially forming a solder alloy material layer and a flux material layer on an intermediate metal layer or a conductive adhesive layer formed on an external electrode pad of a semiconductor element, A method of forming a bump by heating and melting, wherein a solder alloy material layer and / or a flux material layer and / or a conductive adhesive layer is formed by an ink jet method.
According to such an ink jet method, in general, an ink composition with an accurate discharge amount can be controlled and discharged at an accurate position, and in particular, an ultrafine ink composition such as 1 pl can be accurately discharged. Therefore, fine patterning can be performed easily and in a short time. In addition, since a necessary amount of material may be applied to a necessary place, the material is not wasted even if the substrate has a large area.
Furthermore, when the ink composition constituting the solder alloy material or the conductive material used in the ink jet system includes a step performed in a supercritical fluid or a subcritical fluid in at least a part of the step of manufacturing the ink composition, It is particularly effective for obtaining bumps.

以上のような特徴を有する本発明の形成方法によれば、従来形成が不可能であった小さな径のはんだバンプを形成することができ、すなわち、径が30μm以下、10μm以下さらには1μm以下のはんだバンプを形成することができる。   According to the forming method of the present invention having the above-described characteristics, it is possible to form a solder bump having a small diameter, which could not be formed conventionally, that is, a diameter of 30 μm or less, 10 μm or less, or 1 μm or less. Solder bumps can be formed.

はんだ合金材料もしくは導電性材料を構成するインク組成物およびそれをインクジェット方式に用いられることは、無論、超臨界流体もしくは亜臨界流体を用いてはんだ合金材料もしくは導電性材料を構成するインク組成物を作製することについても、従来皆無である。
参考までに説明すると、超臨界流体もしくは亜臨界流体が利用された公知の技術としては、インクジェット方式によって画像を形成するために用いられる染料を含有するインクに関するもの、および顔料を含有する感光層が設けられた電子写真感光体に関するものがある(例えば特許文献4〜8参照。)。
The ink composition that constitutes the solder alloy material or the conductive material, and that it can be used in the ink jet system, of course, is the ink composition that constitutes the solder alloy material or the conductive material using a supercritical fluid or a subcritical fluid. There is no conventional manufacturing method.
For reference, a known technique using a supercritical fluid or a subcritical fluid includes an ink containing a dye used for forming an image by an inkjet method, and a photosensitive layer containing a pigment. There is one related to the electrophotographic photosensitive member provided (see, for example, Patent Documents 4 to 8).

特開2001−172532号公報JP 2001-172532 A 特開2001−262023号公報JP 2001-262203 A 特開2002−138229号公報JP 2002-138229 A 特開2001−92165号公報JP 2001-92165 A 特開2002−138216号公報JP 2002-138216 A

<1.超臨界流体もしくは亜臨界流体工程によるバンプ形成材料の分散方法>
初めに、超臨界流体もしくは亜臨界流体を用いたバンプ形成材料の製造方法について説明する。
超臨界流体もしくは亜臨界流体としては、炭化水素系、ハロゲン化炭化水素系、アルコール系、エーテル系、アセタール系、ケトン系、エステル系、脂肪酸系、芳香族系、窒素化合物系、硫黄化合物系の溶媒、水、二酸化炭素、窒素、アンモニアなどの種々の物質が使用できる。中でも、ケトン系溶媒、アルコール系溶媒、芳香族系溶媒はバンプ形成材料が高い溶解性を示す物質であるため好ましい。
<1. Dispersion method of bump forming material by supercritical fluid or subcritical fluid process>
First, a method for manufacturing a bump forming material using a supercritical fluid or a subcritical fluid will be described.
Supercritical fluids or subcritical fluids include hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, alcohols, ethers, acetals, ketones, esters, fatty acids, aromatics, nitrogen compounds, and sulfur compounds. Various substances such as a solvent, water, carbon dioxide, nitrogen, and ammonia can be used. Among these, ketone solvents, alcohol solvents, and aromatic solvents are preferable because the bump forming material is a highly soluble substance.

ケトン系溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン、イソプロピルメチルケトン、イソブチルメチルケトン、2−ペンタノン、3−ペンタノン、シクロヘキサノン、及びこれらの混合溶媒等が挙げられる。
また、アルコール系溶媒としては、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、イソブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、1−ペンタノール、アリルアルコール、及びこれらの混合溶媒等が挙げられる。
Examples of ketone solvents include acetone, methyl ethyl ketone, isopropyl methyl ketone, isobutyl methyl ketone, 2-pentanone, 3-pentanone, cyclohexanone, and mixed solvents thereof.
Examples of alcohol solvents include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, isobutyl alcohol, tert-butyl alcohol, 1-pentanol, allyl alcohol, and mixed solvents thereof. Is mentioned.

さらに、芳香族系溶媒としては、ベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、エチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、1,3,5−トリメチルベンゼン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、m−ジクロロベンゼン、p−ジクロロベンゼン、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、ベンジルアルコール、アニソール、アセトフェノン、ニトロベンゼン、ベンゾニトリル、アニリン、安息香酸メチル、及びこれらの混合溶媒等が挙げられる。
中でも好ましいのは、アセトン、メチルエチルケトン、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、ベンゼン、トルエンである。これらの溶媒は単独もしくはいくつか組み合わせて用いることができる。
Further, aromatic solvents include benzene, toluene, o-xylene, m-xylene, p-xylene, ethylbenzene, isopropylbenzene, 1,3,5-trimethylbenzene, chlorobenzene, o-dichlorobenzene, m-dichlorobenzene. , P-dichlorobenzene, phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, benzyl alcohol, anisole, acetophenone, nitrobenzene, benzonitrile, aniline, methyl benzoate, and a mixed solvent thereof.
Of these, acetone, methyl ethyl ketone, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, benzene, and toluene are preferable. These solvents can be used alone or in combination.

特に、芳香族系溶媒は熱的、化学的に安定であるものが多く、熱による分解やはんだ材料・導電性材料との反応が起こりにくい点でも超臨界液体、亜臨界流体として用いるのは好ましい。
ここで「超臨界流体」とは、一般に臨界温度以上でかつ臨界圧力以上の状態にある流体を言う。例えば、アセトンの場合、臨界温度235℃以上でかつ臨界圧力4.7MPa以上の条件で超臨界流体となる。
In particular, aromatic solvents are often thermally and chemically stable, and are preferably used as supercritical fluids and subcritical fluids because they are less susceptible to thermal decomposition and reaction with solder materials and conductive materials. .
Here, the “supercritical fluid” generally refers to a fluid that is in a state of a critical temperature or higher and a critical pressure or higher. For example, in the case of acetone, it becomes a supercritical fluid under the conditions of a critical temperature of 235 ° C. or higher and a critical pressure of 4.7 MPa or higher.

同様に、メチルエチルケトンは262℃、4.2MPa以上、イソプロピルメチルケトンは280℃、3.8MPa以上、イソブチルメチルケトンは298℃、3.3MPa以上、2−ペンタノンは288℃、3.7MPa以上、3−ペンタノンは288℃、3.7MPa以上、シクロヘキサノンは356℃、3.8MPa以上、メタノールは239℃、8.1MPa以上、エタノールは243℃、6.4MPa以上、1−プロパノールは264℃、5.2MPa以上、2−プロパノールは235℃、4.8MPa以上、1−ブタノールは290℃、4.4MPa以上、2−ブタノールは263℃、4.2MPa以上、イソブチルアルコールは274℃、4.3MPa以上、tert−ブチルアルコールは233℃、4.0MPa以上、1−ペンタノールは315℃、3.9MPa以上、アリルアルコールは272℃、5.7MPa以上、ベンゼンは289℃、4.9MPa以上、トルエンは319℃、4.1MPa以上、o−キシレンは357℃、3.7MPa以上、m−キシレンは344℃、3.5MPa以上、p−キシレンは343℃、3.5MPa以上、エチルベンゼンは344℃、3.6MPa以上、イソプロピルベンゼンは358℃、3.2MPa以上、1,3,5−トリメチルベンゼンは364℃、3.1MPa以上、クロロベンゼンは359℃、4.5MPa以上、o−ジクロロベンゼンは424℃、4.1MPa以上、m−ジクロロベンゼンは411℃、3.9MPa以上、フェノールは421℃、6.1MPa以上、o−クレゾールは422℃、5.0MPa以上、m−クレゾールは426℃、4.8MPa以上、p−クレゾールは426℃、4.7MPa以上、アニソールは368℃、4.2MPa以上、ニトロベンゼンは℃、MPa以上、ベンゾニトリルは426℃、4.2MPa以上、アニリン426は℃、5.3MPa以上、安息香酸メチルは438℃、4.0MPa以上の条件で超臨界流体となる。   Similarly, methyl ethyl ketone is 262 ° C., 4.2 MPa or more, isopropyl methyl ketone is 280 ° C., 3.8 MPa or more, isobutyl methyl ketone is 298 ° C., 3.3 MPa or more, 2-pentanone is 288 ° C., 3.7 MPa or more, 3 -Pentanone is 288 ° C, 3.7 MPa or more, cyclohexanone is 356 ° C, 3.8 MPa or more, methanol is 239 ° C, 8.1 MPa or more, ethanol is 243 ° C, 6.4 MPa or more, 1-propanol is 264 ° C, 5. 2 MPa or more, 2-propanol is 235 ° C., 4.8 MPa or more, 1-butanol is 290 ° C., 4.4 MPa or more, 2-butanol is 263 ° C., 4.2 MPa or more, isobutyl alcohol is 274 ° C., 4.3 MPa or more, tert-Butyl alcohol is 233 ° C., 4.0 MPa or higher, 1- Intanol is 315 ° C., 3.9 MPa or higher, allyl alcohol is 272 ° C., 5.7 MPa or higher, benzene is 289 ° C., 4.9 MPa or higher, toluene is 319 ° C., 4.1 MPa or higher, o-xylene is 357 ° C., 7 MPa or more, m-xylene is 344 ° C., 3.5 MPa or more, p-xylene is 343 ° C., 3.5 MPa or more, ethylbenzene is 344 ° C., 3.6 MPa or more, isopropylbenzene is 358 ° C., 3.2 MPa or more, 1, 3,5-trimethylbenzene is 364 ° C., 3.1 MPa or more, chlorobenzene is 359 ° C., 4.5 MPa or more, o-dichlorobenzene is 424 ° C., 4.1 MPa or more, m-dichlorobenzene is 411 ° C., 3.9 MPa or more , Phenol is 421 ° C, 6.1 MPa or more, o-cresol is 422 ° C, 5.0 MPa Above, m-cresol is 426 ° C., 4.8 MPa or more, p-cresol is 426 ° C., 4.7 MPa or more, anisole is 368 ° C., 4.2 MPa or more, nitrobenzene is ° C., MPa or more, benzonitrile is 426 ° C., 4 .2 MPa or more, aniline 426 becomes a supercritical fluid at a temperature of 5.3 MPa or more, and methyl benzoate becomes a supercritical fluid at 438 ° C. or 4.0 MPa or more.

また、「亜臨界流体」とは、一般に臨界温度よりも低い温度領域にある流体を言う。
超臨界流体、亜臨界流体の使用に当たっては、バンプ形成材料の超臨界流体、亜臨界流体中への溶解を効率的に行なうために、適当な溶媒(エントレーナ)を超臨界流体、亜臨界流体に混合して用いても良い。
エントレーナとしては、例えば、ヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエンなどの炭化水素系溶媒、塩化メチル、ジクロルメタン、ジクロルエタン、クロルベンゼンなどのハロゲン化炭化水素系溶媒、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール系溶媒、ジエチルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒、、アセトアルデヒドジエチルアセタールなどのアセタール系溶媒、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル系溶媒、ギ酸、酢酸、トリフルオロ酢酸などのカルボン酸系溶媒、アセトニトリル、ピリジン、N,N−ジメチルホルムアミドなどの窒素化合物系溶媒、二硫化炭素、ジメチルスルホキシドなどの硫黄化合物系溶媒、更に水、硝酸、硫酸などが挙げられる。
The “subcritical fluid” generally refers to a fluid in a temperature region lower than the critical temperature.
When using supercritical fluids and subcritical fluids, in order to efficiently dissolve the bump forming material in the supercritical fluid and subcritical fluid, an appropriate solvent (entrainer) is used as the supercritical fluid and subcritical fluid. You may mix and use.
Examples of entrainers include hydrocarbon solvents such as hexane, cyclohexane, benzene and toluene, halogenated hydrocarbon solvents such as methyl chloride, dichloromethane, dichloroethane and chlorobenzene, and alcohol solvents such as methanol, ethanol, propanol and butanol. Ether solvents such as diethyl ether and tetrahydrofuran, acetal solvents such as acetaldehyde diethyl acetal, ketone solvents such as acetone and methyl ethyl ketone, ester solvents such as ethyl acetate and butyl acetate, formic acid, acetic acid and trifluoroacetic acid Carboxylic acid solvents, nitrogen compound solvents such as acetonitrile, pyridine, N, N-dimethylformamide, sulfur compound solvents such as carbon disulfide and dimethyl sulfoxide, water, nitric acid Such as sulfuric acid, and the like.

超臨界流体、亜臨界流体の使用温度範囲は、基本的にバンプ形成材料が溶解する温度以上であれば特に限定範囲はないが、温度が低すぎるとバンプ形成材料の超臨界流体、亜臨界流体中への溶解性が乏しくなる場合があり、また温度が高すぎるとバンプ形成材料が分解する場合があるため、10〜600℃とするのが好ましく、20〜400℃とするのがより好ましい。
超臨界流体、亜臨界流体の使用圧力範囲は、基本的に用いる物質の臨界圧力以上であれば特に限定範囲はないが、圧力が低すぎるとバンプ形成材料の超臨界流体、亜臨界流体中への溶解性が乏しくなる場合があり、また圧力が高すぎると製造装置の耐久性、操作時の安全性等の面で問題が生じる場合があるため、1〜100MPaとするのが好ましい。
超臨界流体を使用する装置は、バンプ形成材料を超臨界流体もしくは亜臨界流体と接触させ、超臨界流体もしくは亜臨界流体中へ溶解させる機能を有する装置であればなんら限定されることはなく、例えば、超臨界流体もしくは亜臨界流体を閉鎖系で使用するバッチ方式、超臨界流体もしくは亜臨界流体を循環させて使用する流通方式などの使用が可能である。
The operating temperature range of the supercritical fluid and subcritical fluid is basically not limited as long as it is higher than the temperature at which the bump forming material dissolves, but if the temperature is too low, the supercritical fluid and subcritical fluid of the bump forming material The solubility in the interior may be poor, and if the temperature is too high, the bump forming material may be decomposed. Therefore, the temperature is preferably 10 to 600 ° C., more preferably 20 to 400 ° C.
The working pressure range of the supercritical fluid and subcritical fluid is basically not limited as long as it is higher than the critical pressure of the substance to be used, but if the pressure is too low, the bump forming material enters the supercritical fluid or subcritical fluid. The solubility is sometimes poor, and if the pressure is too high, problems may occur in terms of durability of the production apparatus, safety during operation, and the like.
The device using the supercritical fluid is not limited as long as it has a function of bringing the bump forming material into contact with the supercritical fluid or subcritical fluid and dissolving it in the supercritical fluid or subcritical fluid. For example, it is possible to use a batch system that uses a supercritical fluid or a subcritical fluid in a closed system, a circulation system that circulates and uses a supercritical fluid or a subcritical fluid, and the like.

超臨界流体もしくは亜臨界流体中に溶解したバンプ形成材料を析出させる方法は、結晶を析出させる手段であればなんら限定されることはなく、例えば、バンプ形成材料が溶解した超臨界流体もしくは亜臨界流体の溶解度を低下させて結晶を析出させる方法、例えば、(I)バンプ形成材料が溶解した超臨界流体もしくは亜臨界流体を他の適当な溶媒と混合して結晶を析出させる方法、(II)バンプ形成材料が溶解した超臨界流体もしくは亜臨界流体を圧力は変えずに温度のみを徐々にあるいは急激に変化させて結晶を析出させる方法、(III)バンプ形成材料が溶解した超臨界流体もしくは亜臨界流体を温度は変えずに圧力のみを徐々にあるいは急激に変化させて結晶を析出させる方法、(IV)バンプ形成材料が溶解した超臨界流体もしくは亜臨界流体を温度、圧力共に変化させて結晶を析出させる方法、(V)バンプ形成材料が溶解した超臨界流体もしくは亜臨界流体を他の適当な溶媒と混合し、さらに温度、圧力のどちらか一方もしくは両方を変化させて結晶を析出させる方法などが挙げられる。   The method for precipitating the bump forming material dissolved in the supercritical fluid or subcritical fluid is not limited as long as it is a means for precipitating crystals. For example, the supercritical fluid or subcritical fluid in which the bump forming material is dissolved is used. A method for precipitating crystals by reducing the solubility of the fluid, for example, (I) a method for precipitating crystals by mixing a supercritical fluid or subcritical fluid in which a bump forming material is dissolved with another appropriate solvent, (II) (3) Supercritical fluid or subcritical fluid in which bump forming material is dissolved; (3) Supercritical fluid or subcritical fluid in which bump forming material is dissolved; A method of depositing crystals by changing the pressure only gradually or rapidly without changing the temperature of the critical fluid. (IV) A method of depositing crystals by changing the temperature and pressure of the critical fluid, (V) A supercritical fluid or subcritical fluid in which the bump forming material is dissolved is mixed with another appropriate solvent, and either temperature or pressure is mixed. Alternatively, a method of precipitating crystals by changing both can be used.

中でも温度を変化させて結晶を析出させる方法においては、操作が容易で、かつ、結晶の析出条件を容易に制御できる点で好ましい。
その際の温度は、バンプ形成材料の熱に対する安定性等を考慮して設定されるが、温度を徐々にあるいは急激に下げて結晶を析出させるのが好ましく、更には、圧力は一定で温度のみを徐々にあるいは急激に下げて結晶を析出させるのが好ましい。
Of these, the method of precipitating crystals by changing the temperature is preferable in terms of easy operation and easy control of crystal precipitation conditions.
The temperature at that time is set in consideration of the stability of the bump forming material to heat, etc., but it is preferable to gradually or rapidly lower the temperature to precipitate crystals, and the pressure is constant and only the temperature is set. It is preferable to gradually or rapidly lower the crystal to precipitate crystals.

また、中でもときに溶媒と混合して結晶を析出させる方法においては、混合する溶媒種により析出するバンプ形成材料の結晶型や粒径に違いが見られ、容易に結晶型並びに粒径を制御できる点で好ましい。
ここで混合する溶媒としては、水及び従来から知られている種々の有機系の液体溶媒が挙げられる。混合に際して、液体溶媒の温度、圧力はバンプ形成材料の製造条件に合わせて適宣設定することができ、超臨界流体、亜臨界流体として混合することも可能である。
In addition, in particular, in the method of precipitating crystals by mixing with a solvent, there is a difference in the crystal type and particle size of the bump forming material precipitated depending on the solvent species to be mixed, and the crystal type and particle size can be easily controlled. This is preferable.
Examples of the solvent to be mixed here include water and various conventionally known organic liquid solvents. At the time of mixing, the temperature and pressure of the liquid solvent can be appropriately set according to the manufacturing conditions of the bump forming material, and can be mixed as a supercritical fluid or a subcritical fluid.

なお、液体溶媒には、二酸化炭素のように常温、常圧で気体である物質を液化して用いる場合や無機塩を上記液体溶媒中に溶解させて用いる場合も含まれる。超臨界流体もしくは亜臨界流体と混合する溶媒の量は、超臨界流体もしくは亜臨界流体に対し0.1〜100倍量とするのが好ましい。
混合する溶媒量が0.1倍量より少ないと混合した溶媒がバンプ形成材料の結晶変換、粒径制御に及ぼす効果がほとんど得られない。
また、混合する溶媒量が100倍量より多いと大量の溶媒を使用するために、溶媒の回収に時間がかかり、製造効率が低下する。
Note that the liquid solvent includes a case where a substance that is gaseous at normal temperature and pressure, such as carbon dioxide, is used by liquefaction, and a case where an inorganic salt is dissolved in the liquid solvent. The amount of the solvent mixed with the supercritical fluid or subcritical fluid is preferably 0.1 to 100 times the amount of the supercritical fluid or subcritical fluid.
If the amount of the solvent to be mixed is less than 0.1 times, the mixed solvent hardly has an effect on the crystal conversion and particle size control of the bump forming material.
In addition, when the amount of solvent to be mixed is larger than 100 times, a large amount of solvent is used, so that it takes time to recover the solvent, and the production efficiency is lowered.

図16に超臨界流体、亜臨界流体を用いてバンプ形成材料の製造を行なう流通式製造装置の構成例を示す。
バンプ形成材料の結晶析出を溶媒との混合により行なう場合は、図16において、超臨界流体もしくは亜臨界流体として用いる溶媒が入ったタンク(101)から溶媒をポンプ(102)で送液し、目的とする温度、圧力で超臨界流体もしくは亜臨界流体とする。容器(103)にあらかじめ入れておいたバンプ形成材料が超臨界流体もしくは亜臨界流体に溶解し、フィルター(104)を通り抜けて出てきたところで溶媒と混合(105)し、結晶を析出させる。
得られたバンプ形成材料の結晶は、背圧弁(106)を経て採集(107)される。(108)は圧力計、(109)は予熱部、(110)は保温部である。また、バンプ形成材料の結晶析出を温度変化により行なう場合は、図16において、フィルター(104)と背圧弁(106)とを結ぶ工程間に温度制御部を設置し、バンプ形成材料が溶解した超臨界流体もしくは亜臨界流体を温度制御部において温度変化させて、結晶を析出させる。
FIG. 16 shows a configuration example of a flow-type manufacturing apparatus for manufacturing a bump forming material using a supercritical fluid and a subcritical fluid.
When the bump forming material is crystallized by mixing with a solvent, in FIG. 16, the solvent is sent from a tank (101) containing a solvent used as a supercritical fluid or subcritical fluid by a pump (102). A supercritical fluid or a subcritical fluid is used at the temperature and pressure. The bump forming material previously placed in the container (103) is dissolved in the supercritical fluid or subcritical fluid, and when it passes through the filter (104), it is mixed with the solvent (105) to precipitate crystals.
The obtained crystals of bump forming material are collected (107) through a back pressure valve (106). (108) is a pressure gauge, (109) is a preheating part, (110) is a heat retention part. In addition, in the case where the crystal precipitation of the bump forming material is performed by a temperature change, in FIG. Crystals are precipitated by changing the temperature of the critical fluid or subcritical fluid in the temperature control unit.

<2.バンプ形成用インク組成物>
本発明では界面活性剤を使用することによりパッシベーション膜で囲まれたパッドへの濡れ性を改善することができる。
好ましい界面活性剤としては界面ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、ジアルキルスルホ琥珀酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロック共重合体、アセチレングリコール系界面活性剤が挙げられる。
より具体的にはアニオン系界面活性剤としてはポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩(II)、及び/または炭素鎖が5〜7の分岐したアルキル鎖を有するジアルキルスルホ琥珀酸(III)が選られる。
<2. Bump-forming ink composition>
In the present invention, the wettability to the pad surrounded by the passivation film can be improved by using the surfactant.
Preferred surfactants include interfacial polyoxyethylene alkyl ether acetates, dialkyl sulfosuccinates, polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkyl phenyl ethers, polyoxyethylene polyoxypropylene block copolymers, and acetylene glycol surfactants. Agents.
More specifically, polyoxyethylene alkyl ether acetate (II) and / or dialkylsulfosuccinic acid (III) having a branched alkyl chain having 5 to 7 carbon chains is selected as the anionic surfactant.

Figure 2004172612
R:炭素数6〜14の分岐してもよいアルキル基、m:3〜12
M:アルカリ金属イオン、第4級アンモニウム、第4級ホスホニウム、
アルカノールアミン
Figure 2004172612
R: an alkyl group having 6 to 14 carbon atoms which may be branched; m: 3 to 12
M: alkali metal ion, quaternary ammonium, quaternary phosphonium,
Alkanolamine

Figure 2004172612
:炭素数5〜7の分岐したアルキル基
M:アルカリ金属イオン、第4級アンモニウム、第4級ホスホニウム、アルカノールアミン
Figure 2004172612
R 5 , 6 : branched alkyl group having 5 to 7 carbon atoms M: alkali metal ion, quaternary ammonium, quaternary phosphonium, alkanolamine

さらに本発明の界面活性剤の対イオンとしてリチウムイオン、及び下記一般式で示される第4級アンモニウム、第4級ホスホニウムを用いることにより界面活性剤が優れた溶解安定性を示す。
好ましい非イオン系の界面活性剤としてポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルである一般式(IV)、アセチレングリコール系界面活性剤である一般式(V)の活性剤が挙げられる。これらを併用することによりさらに相乗効果として浸透性の向上をもたらすことができる。
Furthermore, by using lithium ions and quaternary ammonium and quaternary phosphonium represented by the following general formula as counter ions of the surfactant of the present invention, the surfactant exhibits excellent dissolution stability.
Preferred nonionic surfactants include those represented by general formula (IV), which is polyoxyethylene alkylphenyl ether, and those represented by general formula (V), which are acetylene glycol surfactants. By using these in combination, permeability can be further improved as a synergistic effect.

Figure 2004172612

Rは分岐しても良い6〜14の炭素鎖
k:5〜12
Figure 2004172612

R may be branched 6-14 carbon chain k: 5-12

Figure 2004172612
(p、qは0〜40)
Figure 2004172612
(P and q are 0 to 40)

なお、このインク組成物のpHを6以上にすることによりインクの保存安定性が得られる。ただし、pHが9以上では保存時に(III)の活性剤では分解による物性変化が起こりやすいため(III)を用いる場合はpHを6〜9とすることが好ましい。   Ink storage stability can be obtained by setting the pH of the ink composition to 6 or more. However, when the pH is 9 or more, the active agent (III) is likely to change its physical properties due to decomposition during storage, and therefore when using (III), the pH is preferably 6-9.

本発明に用いることができる(II)、(III)、(IV)(V)の添加量は0.05〜10重量%の間でプリンターシステムにより要求されるインク特性に対し所望の浸透性を与えることが可能である。ここで0.05%以下では、浸透効果が低く、10重量%以上添加する場合は化合物自体が低温で析出しやすいことがあり信頼性が悪くなる。   The addition amount of (II), (III), (IV) and (V) that can be used in the present invention is between 0.05 to 10% by weight, and the desired penetrability with respect to the ink characteristics required by the printer system. It is possible to give. If it is 0.05% or less, the permeation effect is low, and if it is added in an amount of 10% by weight or more, the compound itself may easily precipitate at a low temperature, resulting in poor reliability.

次に、本発明に用いる界面活性剤(II)、(III)を具体的に遊離酸型で示す。   Next, the surfactants (II) and (III) used in the present invention are specifically shown in free acid form.

Figure 2004172612
Figure 2004172612

Figure 2004172612
Figure 2004172612

Figure 2004172612
Figure 2004172612

Figure 2004172612
Figure 2004172612

Figure 2004172612
Figure 2004172612

Figure 2004172612
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Figure 2004172612
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Figure 2004172612
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Figure 2004172612
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Figure 2004172612
Figure 2004172612

本発明のインク組成物は有機溶剤を液媒体として使用するものであるが、インクを所望の物性にするため、インクの乾燥を防止するために、また、本発明の化合物の溶解安定性を向上するため等の目的で下記の水溶性有機溶媒を使用することができる。
エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、1、3−プルパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4ブタンジオール、1,5ペンタンジオール、1、6ヘキサンジオール、グリセロール、1、2、6−ヘキサントリオール、1、2、4−ブタントリオール、1、2、3−ブタントリオール、ペトリオール等の多価アルコール類、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテル類、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類;N−メチル−2−ピロリドン、N−ヒドロキシエチル−2−ピロリドン、2−ピロリドン、1,3−ジメチルイミダゾリジノン、ε−カプロラクタム等の含窒素複素環化合物;ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、ホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド類;モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン等のアミン類、ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール等の含硫黄化合物類、プロピレンカーボネート、炭酸エチレン、γ−ブチロラクトン等である。これらの溶媒は、単独もしくは、複数混合して用いられる。
The ink composition of the present invention uses an organic solvent as a liquid medium. In order to make the ink have desired physical properties, to prevent the ink from drying, and to improve the dissolution stability of the compound of the present invention. The following water-soluble organic solvents can be used for the purpose of:
Ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, 1,3-purpandiol, 1,3-butanediol, 1,4 butanediol, 1,5 pentanediol, 1,6 hexanediol, glycerol, Polyhydric alcohols such as 1,2,6-hexanetriol, 1,2,4-butanetriol, 1,2,3-butanetriol, petriol, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether , Polyethylene alcohol such as diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, tetraethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether Alkyl ethers, polyhydric alcohol aryl ethers such as ethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol monobenzyl ether; N-methyl-2-pyrrolidone, N-hydroxyethyl-2-pyrrolidone, 2-pyrrolidone, 1,3 -Nitrogen-containing heterocyclic compounds such as dimethylimidazolidinone and ε-caprolactam; amides such as formamide, N-methylformamide, formamide, N, N-dimethylformamide; monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, monoethylamine, Examples thereof include amines such as diethylamine and triethylamine, sulfur-containing compounds such as dimethyl sulfoxide, sulfolane and thiodiethanol, propylene carbonate, ethylene carbonate, and γ-butyrolactone. These solvents are used alone or in combination.

これらの中で特に好ましいものはジエチレングリコール、チオジエタノール、ポリエチレングリコール200〜600、トリエチレングリコール、グリセロール、1,2,6−ヘキサントリオール、1、2、4−ブタントリオール、ペトリオール、1,3ブタンジオール、2,3ブタンジオール、1、4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、N−メチル−2−ピロリドン,N−ヒドロキシエチルピロリドン、2−ピロリドン、1、3ジメチルイミダゾリジノンであり、これらを用いることにより本化合物の高い溶解性と噴射特性不良の防止に対して優れた効果が得られる。   Among these, particularly preferred are diethylene glycol, thiodiethanol, polyethylene glycol 200 to 600, triethylene glycol, glycerol, 1,2,6-hexanetriol, 1,2,4-butanetriol, petriol, 1,3 butane. Diol, 2,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, N-methyl-2-pyrrolidone, N-hydroxyethylpyrrolidone, 2-pyrrolidone, 1,3 dimethylimidazolidinone, By using these, an excellent effect can be obtained for the high solubility of the present compound and the prevention of poor jetting properties.

特に本発明においてロジンの分散安定性を得るのに好ましい溶剤としてN−ヒドロキシエチル2−ピロリドン等のピロリドン誘導体が挙げられる。
また、本発明の界面活性剤(II)〜(V)以外で表面張力を調整する目的で添加される浸透剤としてはジエチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノアリルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールクロロフェニルエーテル等の多価アルコールのアルキル及びアリールエーテル類、2−エチル−1,3ヘキサンジオール、2,2、4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、2,2ジメチル1,3プロパンジオール等のジオール類、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロック共重合体、フッ素系界面活性剤、エタノール、2−プロパノール等の低級アルコール類が挙げられるが、特に好ましいのは多価アルコールアルキルエーテルとしてジエチレングリコールモノブチルエーテル、炭素数6以上のジオールとして2−エチル−1,3ヘキサンジオール及び2,2,4−トリメチル1,3ペンタンジオールである。ジオール類は水不溶性色材の凝集が発生しにくいということで好適である。
添加量はその種類や所望の物性にもよるが、0.1重量%〜20重量%、好ましくは0.5重量%〜10重量%で範囲で添加される。下限未満では浸透性が不充分であり上限以上では粒子化特性に悪影響を及ぼす。
またこれらの添加によりインクジェットヘッド部材や記録器具への濡れ性も改善され、充填性が向上し気泡による記録不良が発生しにくくなる。
In the present invention, pyrrolidone derivatives such as N-hydroxyethyl 2-pyrrolidone are particularly preferable as a solvent for obtaining dispersion stability of rosin.
In addition to the surfactants (II) to (V) of the present invention, penetrants added for the purpose of adjusting the surface tension include diethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol monoallyl ether, diethylene glycol mono Alkyl and aryl ethers of polyhydric alcohols such as phenyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monobutyl ether, triethylene glycol monobutyl ether, tetraethylene glycol chlorophenyl ether, 2-ethyl-1,3-hexanediol, 2,2,4 -Diols such as trimethyl-1,3-pentanediol and 2,2dimethyl1,3-propanediol, polyoxyethylene polyoxypropylene block copolymer Fluorine-based surfactants, lower alcohols such as ethanol and 2-propanol can be mentioned. Particularly preferred are diethylene glycol monobutyl ether as polyhydric alcohol alkyl ether, and 2-ethyl-1,3-hexane as diol having 6 or more carbon atoms. Diol and 2,2,4-trimethyl 1,3-pentanediol. Diols are preferred because they are less likely to cause aggregation of water-insoluble colorants.
The addition amount depends on the type and desired physical properties, but is added in the range of 0.1 wt% to 20 wt%, preferably 0.5 wt% to 10 wt%. If it is less than the lower limit, the permeability is insufficient, and if it is more than the upper limit, the particle formation characteristics are adversely affected.
Also, the addition of these improves the wettability of the ink jet head member and the recording device, improves the filling properties, and makes it difficult for recording defects to occur due to bubbles.

本発明のインク組成物には上記着色剤、溶媒の他に従来から知られている添加剤を加えることができる。
例えば、防腐防黴剤としてはデヒドロ酢酸ナトリウム、ソルビン酸ナトリウム、2−ピリジンチオール−1−オキサイドナトリウム、安息香酸ナトリウム、ペンタクロロフェノールナトリウム、イソチアゾリン等が本発明に使用できる。
その他pH調整剤としては、調合されるインクに悪影響を及ぼさずにpHを7以上に調整できるものであれば、任意の物質を使用することができる。
その例として、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミン、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム等のアルカリ金属元素の水酸化物、水酸化アンモニウム、第4級アンモニウム水酸化物、第4級ホスホニウム水酸化物、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属の炭酸塩等が挙げられる。
キレート試薬としては、例えば、エチレンジアミン四酢酸ナトリウム、ニトリロ三酢酸ナトリウム、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸ナトリウム、ジエチレントリアミン五酢酸ナトリウム、ウラミル二酢酸ナトリウム等がある。
防錆剤としては、例えば、酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウム、チオジグリコール酸アンモン、ジイソプロピルアンモニイウムニトライト、四硝酸ペンタエリスリト−ル、ジシクロヘキシルアンモニウムニトライト等がある。
その他目的に応じて水溶性紫外線吸収剤、水溶性赤外線吸収剤、を添加することもできる。
In addition to the colorant and solvent, conventionally known additives can be added to the ink composition of the present invention.
For example, as a preservative and antifungal agent, sodium dehydroacetate, sodium sorbate, sodium 2-pyridinethiol-1-oxide, sodium benzoate, sodium pentachlorophenol, isothiazoline and the like can be used in the present invention.
As the other pH adjusting agent, any substance can be used as long as the pH can be adjusted to 7 or more without adversely affecting the prepared ink.
Examples thereof include amines such as diethanolamine and triethanolamine, hydroxides of alkali metal elements such as lithium hydroxide and sodium hydroxide, ammonium hydroxide, quaternary ammonium hydroxide, quaternary phosphonium hydroxide, Examples thereof include alkali metal carbonates such as lithium carbonate, sodium carbonate, and potassium carbonate.
Examples of the chelating reagent include sodium ethylenediaminetetraacetate, sodium nitrilotriacetate, sodium hydroxyethylethylenediaminetriacetate, sodium diethylenetriaminepentaacetate, sodium uramil diacetate, and the like.
Examples of the rust preventive include acidic sulfite, sodium thiosulfate, ammonium thiodiglycolate, diisopropyl ammonium nitrite, pentaerythritol tetranitrate, dicyclohexyl ammonium nitrite and the like.
In addition, a water-soluble ultraviolet absorber and a water-soluble infrared absorber can be added depending on the purpose.

<3.フラックスインク組成物>
本発明のインクジェット方式を用いて吐出・塗布されるはんだバンプ形成用フラックスにおいては、活性剤として、100℃〜300℃の温度範囲で分解昇華する成分と、350℃〜400℃の温度範囲で分解活性化する成分が含まれている。
そして、上記活性剤のうち、100℃〜300℃の温度範囲で分解昇華してはんだ合金材料表面の酸化膜の除去、はんだ付け性の向上、表面光沢の付与等の表面性を改良する効果を発揮する成分として、例えば残さが残らない有機酸系活性剤が含まれ、350℃〜400℃の温度範囲で分解活性化してバンプ内部のボイドを除去する、はんだ合金の飛散を防止する、あるいははんだ合金材料同士を均一に溶融させる効果を発揮する成分として、例えば残さが残るハロゲン化合物系活性剤が含まれ、上記有機酸系活性剤がはんだバンプ形成用フラックス固形分中に0.01重量%〜10重量%の割合で含有され、上記ハロゲン化合物系活性剤がはんだバンプ形成用フラックス固形分中に0.01重量%〜10重量%の割合で含有されているため、はんだバンプを形成する際、100℃〜300℃の温度範囲のプレヒート時には有機酸系活性剤がはんだバンプの表面性や形状に対して効果を発揮し、350℃〜400℃の温度範囲のメインヒート時にはハロゲン化合物系活性剤がはんだバンプ形成に対して効果を発揮する。
<3. Flux ink composition>
In the solder bump forming flux discharged / applied using the ink jet system of the present invention, as an activator, a component that decomposes and sublimates in a temperature range of 100 ° C. to 300 ° C., and decomposes in a temperature range of 350 ° C. to 400 ° C. Contains active ingredients.
And among the said active agents, the effect which improves surface properties, such as decomposition | disassembly sublimation in the temperature range of 100 to 300 degreeC, removal of the oxide film of the surface of a solder alloy material, improvement of solderability, provision of surface glossiness, etc. For example, an organic acid activator that does not leave a residue is included as a component to be exhibited, and it decomposes and activates in a temperature range of 350 ° C. to 400 ° C. to remove voids inside the bump, to prevent solder alloy scattering, or solder As a component that exhibits the effect of uniformly melting the alloy materials, for example, a residual halogen compound-based activator is included, and the organic acid-based activator is 0.01% by weight to the solder bump forming flux solid content. 10% by weight, since the halogen compound activator is contained in the solder bump forming flux solids in a proportion of 0.01% by weight to 10% by weight. When forming solder bumps, the organic acid activator exerts an effect on the surface properties and shape of the solder bumps during preheating in the temperature range of 100 ° C to 300 ° C, and main heat in the temperature range of 350 ° C to 400 ° C. Sometimes a halogenated activator is effective for solder bump formation.

また、本発明のバンプ形成用フラックスにおいては、活性剤のうち、100℃〜300℃の温度範囲で分解昇華してはんだ合金材料表面の酸化膜の除去、はんだ付け性の向上、表面光沢の付与等の表面性を改良する効果を発揮する成分として少なくとも界面活性剤が含まれ、350℃〜400℃の温度範囲で分解活性化してバンプ内部のボイドを除去する、はんだ合金の飛散を防止する、あるいははんだ合金材料同士を均一に溶融させる効果を発揮する成分として少なくとも界面活性剤が含まれていることから、100℃〜300℃及び350℃〜400℃の温度範囲のプレヒートからメインヒートにわたって、上記界面活性剤がはんだバンプの表面性や形状に対して効果を発揮し、はんだバンプ形成に対しても効果を発揮する。   In the bump forming flux of the present invention, among the active agents, decomposition and sublimation in the temperature range of 100 ° C. to 300 ° C. removes the oxide film on the surface of the solder alloy material, improves solderability, and imparts surface gloss. As a component that exhibits the effect of improving the surface properties, such as at least a surfactant, it decomposes and activates in a temperature range of 350 ° C. to 400 ° C. and removes voids inside the bumps, prevents the scattering of the solder alloy, Alternatively, since at least a surfactant is included as a component that exhibits an effect of uniformly melting the solder alloy materials, from the preheat in the temperature range of 100 ° C. to 300 ° C. and 350 ° C. to 400 ° C. to the main heat, the above The surfactant exerts an effect on the surface property and shape of the solder bump, and also exerts an effect on the formation of the solder bump.

さらに、これら本発明のはんだバンプ形成用フラックスにおいて、溶剤として沸点が150℃〜300℃であるものを用いれば、プレヒート時の溶剤の揮発が抑えられる。
また、天然ロジンと、水添ロジンと、これらの天然ロジン及び水添ロジンの総重量に対して1%ないし99%の任意の割合で配合される溶質と、所定温度で活性化する活性剤とを溶剤に溶解させるようにしたことにより、ウエットバック処理のような高温度条件に対して耐熱性を向上し得る。
フラックスはロジンと、活性剤と、溶剤と、添加剤とを基本組成とし、更に、インクジェット適性を付与するためにポリオール、グリコールエーテル、界面活性剤、湿潤剤を所定の割合で混合したものを用いている。
Furthermore, in these solder bump forming fluxes of the present invention, if a solvent having a boiling point of 150 ° C. to 300 ° C. is used, volatilization of the solvent during preheating can be suppressed.
Further, natural rosin, hydrogenated rosin, a solute blended in an arbitrary ratio of 1% to 99% with respect to the total weight of these natural rosin and hydrogenated rosin, and an activator activated at a predetermined temperature Can be improved in heat resistance against high temperature conditions such as wet-back treatment.
Flux uses rosin, activator, solvent, and additive as the basic composition, and further uses a mixture of polyol, glycol ether, surfactant, and wetting agent at a predetermined ratio to impart ink jetting properties. ing.

(1)ロジン
本実施例のロジンは、天然ロジン、水添ロジン及びレジンを混合したものを用いることを特徴とする。天然ロジンは、80〜90℃程度の融点を有するウォータホワイトロジン(以下、これをWW(Water White)ロジンと呼ぶ)と150℃程度の融点を有するWWロジンとを混合したもの又は松やにでなる。また水添ロジンは、天然ロジンに水素を添加してなる。
さらにレジンは、合成(重合)レジン、天然ゴム、合成ゴム又はエラストマのうち単体又は複数を配合してなる。因みにレジンは、天然ロジン及び水添ロジンの総重量に対して1〜99%程度の任意の割合で配合するものとする。このレジンによりフラックスの耐熱性が高められ、メインヒートにおける高温にもフラックスが耐えられるようになされている。
(1) Rosin The rosin of this example is characterized by using a mixture of natural rosin, hydrogenated rosin and resin. The natural rosin is a mixture of water white rosin (hereinafter referred to as WW (Water White) rosin) having a melting point of about 80 to 90 ° C. and WW rosin having a melting point of about 150 ° C., or pine trees. Hydrogenated rosin is obtained by adding hydrogen to natural rosin.
Furthermore, the resin is formed by blending a single or a plurality of synthetic (polymerized) resin, natural rubber, synthetic rubber, or elastomer. Incidentally, the resin is blended at an arbitrary ratio of about 1 to 99% with respect to the total weight of natural rosin and hydrogenated rosin. This resin enhances the heat resistance of the flux so that the flux can withstand high temperatures in the main heat.

ここで合成(重合)レジンとしては、例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂(ナイロン樹脂)、ポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリオレフィン樹脂、フッ素系樹脂又はABS樹脂のうち単体又は複数を配合したものを用いるようにする。
また合成ゴムとしては、例えばイソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、クロロプレンゴム又はナイロンゴムのうち単体又は複数を配合したものを用いるようにする。
さらにエラストマとしては、例えばナイロン系エラストマ又はポリエステル系エラストマのうち単体又は複数を配合したものを用いるようにする。
Here, as the synthetic (polymerization) resin, for example, epoxy resin, acrylic resin, polyimide resin, polyamide resin (nylon resin), polyester resin, polyacrylonitrile resin, vinyl chloride resin, vinyl acetate resin, polyolefin resin, fluorine resin, or ABS A resin or a combination of a plurality of resins is used.
As the synthetic rubber, for example, isoprene rubber, styrene butadiene rubber (SBR), butadiene rubber (BR), chloroprene rubber, or nylon rubber blended alone or in combination is used.
Further, as the elastomer, for example, a nylon elastomer or a polyester elastomer blended with a single substance or a plurality of elastomers is used.

(2)活性剤(バンプ形成特性に関する)
活性剤としては、ウエットバック処理のプリヒートで活性化する有機酸系化合物と、メインヒートで活性化するハロゲン化合物と、界面活性剤との3種類を用いるようにする。活性剤は、フラックスに含有されている固形分の重量に対して0.01〜10%程度、望ましくは0.1〜5%程度の割合でフラックスに配合する。またこの活性剤では、有機酸系化合物とハロゲン化合物とを1対10から10対1の任意の割合で配合するようにし、これによりプリヒートからメインヒートまでの広範囲の温度で活性化するようにする。因みに活性剤として、有機酸系化合物とハロゲン化合物とを配合する代わりに、プリヒートからメインヒートまで活性力を示し得る活性剤(図示せず)を単体で用いても良い。
(2) Activator (related to bump formation characteristics)
As the activator, three types of an organic acid compound that is activated by the preheat of the wet back treatment, a halogen compound that is activated by the main heat, and a surfactant are used. The activator is added to the flux at a ratio of about 0.01 to 10%, preferably about 0.1 to 5%, based on the weight of the solid content contained in the flux. Further, in this activator, an organic acid compound and a halogen compound are blended at an arbitrary ratio of 1 to 10 to 10 to 1, thereby being activated at a wide range of temperatures from preheating to main heating. . Incidentally, as an activator, instead of blending an organic acid compound and a halogen compound, an activator (not shown) capable of exhibiting activity from preheat to main heat may be used alone.

実際上、有機酸系化合物としては、例えばコハク酸、安息香酸、アジピン酸、アビエチン酸、グルタル酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ギ酸又はアゼライン酸等を用いるようにする。またハロゲン化合物としては、例えばエチルアミン塩酸塩、メチルアミン塩酸塩、エチルアミン臭素酸塩、メチルアミン臭素酸塩、プロペンジオール塩酸塩、アリルアミン塩酸塩、3−アミノ−1−プロペン塩酸塩、N−(3−アミノプロピル)メタクリルアミド塩酸塩、O−アニシジン塩酸塩、n−ブチルアミン塩酸塩又はP−アミノフエノール塩酸塩等を用いるようにする。さらにプリヒートからメインヒートまで活性力を示し得る活性材としては、例えば第4級アンモニウム、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド又はアルキルベンジルジメチルアンモニウムクロライド等を用いるようにする。   Actually, for example, succinic acid, benzoic acid, adipic acid, abietic acid, glutaric acid, palmitic acid, stearic acid, formic acid or azelaic acid are used as the organic acid compound. Examples of the halogen compound include ethylamine hydrochloride, methylamine hydrochloride, ethylamine bromate, methylamine bromate, propenediol hydrochloride, allylamine hydrochloride, 3-amino-1-propene hydrochloride, N- (3 -Aminopropyl) methacrylamide hydrochloride, O-anisidine hydrochloride, n-butylamine hydrochloride, P-aminophenol hydrochloride, or the like is used. Furthermore, as an active material that can exhibit an activity from preheat to main heat, for example, quaternary ammonium, lauryltrimethylammonium chloride, alkylbenzyldimethylammonium chloride, or the like is used.

(3)溶剤(フラックスの特性に関する)
溶剤は、150〜300℃程度、望ましくは220〜250℃程度の沸点を有するものを選定し、これに活性剤及びロジン等を溶解させる。実際上、溶剤としては、例えば2−(2−n−ブトキシエトキシ)エタノール、2−(2−n−ブトキシエトキシ)エチルアセテート、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール又はN−メチル−2−ピロリドン等を用いるようにする。
(3) Solvent (for flux characteristics)
As the solvent, a solvent having a boiling point of about 150 to 300 ° C., desirably about 220 to 250 ° C. is selected, and the activator, rosin and the like are dissolved therein. In practice, examples of the solvent include 2- (2-n-butoxyethoxy) ethanol, 2- (2-n-butoxyethoxy) ethyl acetate, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol or N-methyl. Use -2-pyrrolidone or the like.

<4.インクジェット方式による吐出・塗布方法について>
本発明のインクジェット方式によるバンプ形成方法とは、バンプ形成対象物表面に形成されたパッド上に形成された中間金属層と、更にその上に形成されたはんだ合金材料層の上にフラックス材料を含有するインク組成物をインクジェット方式により塗布する工程と、加熱溶融しバンプを形成する方法である。
また、バンプ形成対象物表面に形成されたパッドに導電性材料を含有するインク組成物をインクジェット方式により塗布し導電性接着層を形成する工程と、導電性接着層あるいは中間金属層に、はんだ材料を含有するインク組成物をインクジェット方式により塗布しはんだ層を形成する工程と、更にその上にフラックス材料を含有するインク組成物をインクジェット方式により塗布する工程と、加熱溶融しバンプを形成する方法であっても当然問題がない。
かかるインクジェット方式によれば、微細なパターニングを簡便にかつ短時間で行なうことができる。また、必要な場所に必要量の材料を塗布すればいいので大面積の基板になっても材料を無駄にすることはない。
<4. Discharge / application method by inkjet method>
The bump forming method by the inkjet method of the present invention includes a flux material on an intermediate metal layer formed on a pad formed on the surface of a bump forming object and a solder alloy material layer formed thereon. A method of applying the ink composition by an inkjet method, and a method of forming a bump by heating and melting.
In addition, a step of applying an ink composition containing a conductive material to a pad formed on the surface of a bump forming object by an inkjet method to form a conductive adhesive layer, and a solder material on the conductive adhesive layer or the intermediate metal layer A step of applying an ink composition containing an ink composition by an ink jet method to form a solder layer, a step of applying an ink composition containing a flux material thereon by an ink jet method, and a method of forming a bump by heating and melting. Of course, there is no problem.
According to such an ink jet system, fine patterning can be performed easily and in a short time. In addition, since a necessary amount of material may be applied to a necessary place, the material is not wasted even if the substrate has a large area.

本発明のバンプ形成方法において使用されるインクジェット用ヘッドの構造例を図1および図2に示す。
当該インクジェット用ヘッド(10)は、例えばステンレス製のノズルプレート(11)と振動板(13)とを備え、両者は仕切部材(リザーバープレート)(15)を介して接合されている。ノズルプレート(11)と振動板(13)との間には、仕切部材(15)によって複数のインク室(19)と液溜り(21)とが形成されている。
インク室(19)および液溜り(21)の内部は本発明のインク組成物で満たされており、インク室(19)と液溜り(21)とは供給口(23)を介して連通している。さらに、ノズルプレート(11)には、インク室(19)からインク組成物をジェト状に噴射するためのノズル孔(25)が設けられている。
一方、インクジェット用ヘッド(10)には、液溜り(21)にインク組成物を供給するためのインク導入孔(27)が形成されている。また、振動板(13)のインク室(19)に対向する面と反対側の面上には、前記空間(19)の位置に対応させて圧電素子(29)が接合されている。
An example of the structure of an ink jet head used in the bump forming method of the present invention is shown in FIGS.
The inkjet head (10) includes, for example, a stainless steel nozzle plate (11) and a diaphragm (13), which are joined via a partition member (reservoir plate) (15). Between the nozzle plate (11) and the diaphragm (13), a plurality of ink chambers (19) and a liquid reservoir (21) are formed by the partition member (15).
The interiors of the ink chamber (19) and the liquid reservoir (21) are filled with the ink composition of the present invention, and the ink chamber (19) and the liquid reservoir (21) communicate with each other via the supply port (23). Yes. Further, the nozzle plate (11) is provided with a nozzle hole (25) for ejecting the ink composition from the ink chamber (19) in a jet form.
On the other hand, the ink jet head (10) has an ink introduction hole (27) for supplying an ink composition to the liquid reservoir (21). A piezoelectric element (29) is bonded to the surface of the vibration plate (13) opposite to the surface facing the ink chamber (19) in correspondence with the position of the space (19).

この圧電素子(29)は一対の電極(31)の間に位置し、通電すると圧電素子(29)が外側に突出するように撓曲する。これによってインク室(19)の容積が増大する。
したがって、インク室(19)内に増大した容積分に相当するインク組成物が液溜り(21)から供給口(23)を介して流入する。
次に、圧電素子(29)への通電を解除すると、該圧電素子(29)と振動板(13)はともに元の形状に戻る。これにより空間(19)も元の容積に戻るためインク室(19)内部のインク組成物の圧力が上昇し、ノズル孔(25)から基板に向けてインク組成物が噴出する。
なお、ノズル孔(25)の周辺部には、インク組成物の飛行曲がり・孔詰まりを防止するために撥インク層(26)が設けられている。すなわち、ノズル孔(25)の周辺部は、図2に示すように例えばNi−テトラフルオロエチレン共析メッキ層からなる撥インク層(26)が設けられている。
The piezoelectric element (29) is located between the pair of electrodes (31), and bends so that when energized, the piezoelectric element (29) protrudes outward. This increases the volume of the ink chamber (19).
Accordingly, the ink composition corresponding to the increased volume flows into the ink chamber (19) from the liquid reservoir (21) through the supply port (23).
Next, when energization to the piezoelectric element (29) is released, both the piezoelectric element (29) and the diaphragm (13) return to their original shapes. As a result, the space (19) also returns to its original volume, so that the pressure of the ink composition inside the ink chamber (19) rises, and the ink composition is ejected from the nozzle hole (25) toward the substrate.
An ink repellent layer (26) is provided around the nozzle hole (25) in order to prevent the ink composition from being bent or clogged. That is, an ink repellent layer (26) made of, for example, a Ni-tetrafluoroethylene eutectoid plating layer is provided on the periphery of the nozzle hole (25) as shown in FIG.

<5.インク組成物の物性について>
本発明のバンプ形成方法において、前記インクジェット用ヘッドから吐出させて用いる導電性材料、はんだ材料あるいはフラックス材料を含むインク組成物は以下のような特性を有するものである。
インク組成物の粘度は、好ましくは1〜20mPa・sであって、特に好ましくは2〜8mPa・sである。インク組成物の粘度が1mPa・s未満である場合、吐出量の制御が困難になるばかりでなく、固型分濃度が過少となり充分な膜を形成できないことがある。20mPa・sを越える場合、ノズル孔からインク組成物を円滑に吐出させることができない恐れがあり、ノズル孔を大きくする等の装置の仕様を変更する必要が生じることがある。更に粘度が大きい場合、インク組成物中の固型分が析出し易く、ノズル孔の目詰まり頻度が高くなる。
<5. About physical properties of ink composition>
In the bump forming method of the present invention, an ink composition containing a conductive material, a solder material, or a flux material used by being discharged from the inkjet head has the following characteristics.
The viscosity of the ink composition is preferably 1 to 20 mPa · s, particularly preferably 2 to 8 mPa · s. When the viscosity of the ink composition is less than 1 mPa · s, not only is it difficult to control the ejection amount, but the solid concentration is too low to form a sufficient film. If it exceeds 20 mPa · s, the ink composition may not be smoothly ejected from the nozzle holes, and it may be necessary to change the specifications of the apparatus such as enlarging the nozzle holes. Further, when the viscosity is large, the solid component in the ink composition is likely to precipitate, and the nozzle hole is clogged frequently.

また、インク組成物の表面張力は、好ましくは20〜70mN/mであって、特に好ましくは25〜45mN/mである。この範囲の表面張力にすることにより、インク吐出の際の飛行曲がりを抑えることができる。
表面張力が20mN/m未満であると、インク組成物のノズル面上での濡れ性が増大するため、インク組成物を吐出する際、インク組成物がノズル孔の周囲に非対称に付着することがある。この場合、ノズル孔に付着した組成物と吐出しようとする付着物との相互間に引力が働くため、インク組成物は不均一な力により吐出されることになり目標位置に到達できない所謂飛行曲がりが生じ、もちろんその頻度も高くなる。
また、70mN/mを越えるとノズル先端でのメニスカスの形状が安定しないためインク組成物の吐出量、吐出タイミングの制御が困難になる。
従って、前記はんだ材料を構成するインク組成物、前記フラックス材料を構成するインク組成物、前記導電性材料を構成するインク組成物のうち少なくとも一つのインク組成物の粘度が5〜20mPa・s、表面張力が25〜50mN/m、インクジェットヘッドのノズル面を構成する材料に対する接触角が30〜70゜であることが、バンプを形成するのに特に好ましい。
The surface tension of the ink composition is preferably 20 to 70 mN / m, and particularly preferably 25 to 45 mN / m. By setting the surface tension within this range, it is possible to suppress the flight bending during ink ejection.
When the surface tension is less than 20 mN / m, the wettability of the ink composition on the nozzle surface increases. Therefore, when the ink composition is ejected, the ink composition may adhere asymmetrically around the nozzle holes. is there. In this case, since an attractive force acts between the composition adhering to the nozzle hole and the adhering substance to be ejected, the ink composition is ejected by non-uniform force, and so-called flight bending that cannot reach the target position. Of course, and of course the frequency is high.
On the other hand, if it exceeds 70 mN / m, the shape of the meniscus at the tip of the nozzle is not stable, and it becomes difficult to control the discharge amount and discharge timing of the ink composition.
Accordingly, the viscosity of at least one of the ink composition constituting the solder material, the ink composition constituting the flux material, and the ink composition constituting the conductive material is 5 to 20 mPa · s, and the surface. It is particularly preferable for forming bumps that the tension is 25 to 50 mN / m and the contact angle to the material constituting the nozzle surface of the inkjet head is 30 to 70 °.

インクジェット用ヘッドに設けられたインク組成物を吐出するノズル面を構成する材料に対する接触角は、好ましくは30°〜170°であり、特に好ましくは35°〜65°である。インク組成物がこの範囲の接触角を持つことによって、インク組成物の飛行曲がりを制御することができ、精密なパターンニングが可能となる。
この接触角が30°未満である場合、インク組成物のノズル面を構成する材料に対する濡れ性が増大するため、表面張力の場合と同様、飛行曲がりが生じる。また。170°を越えると、インク組成物とノズル孔の相互作用が極小となり、ノズル先端でのメニスカスの形状が安定しないためインク組成物の吐出量、吐出タイミングの制御が困難になる。
ここで飛行曲がりとは、インク組成物を前記ノズルから吐出させたとき、ドットの着弾した位置が、目標位置に対して50μm以上のずれを生じることをいう。主にノズル孔の濡れ性が不均一である場合やインク組成物の固型成分の付着による目詰まり等によって発生する。
The contact angle with respect to the material constituting the nozzle surface for discharging the ink composition provided on the inkjet head is preferably 30 ° to 170 °, and particularly preferably 35 ° to 65 °. When the ink composition has a contact angle in this range, the flight bending of the ink composition can be controlled, and precise patterning becomes possible.
When the contact angle is less than 30 °, the wettability of the ink composition with respect to the material constituting the nozzle surface increases, and thus flight bending occurs as in the case of surface tension. Also. If the angle exceeds 170 °, the interaction between the ink composition and the nozzle holes becomes minimal, and the shape of the meniscus at the tip of the nozzle is not stable, making it difficult to control the ejection amount and ejection timing of the ink composition.
Here, the flight curve means that when the ink composition is ejected from the nozzle, the dot landing position causes a deviation of 50 μm or more from the target position. This occurs mainly due to non-uniform wettability of the nozzle holes or clogging due to adhesion of solid components of the ink composition.

インク組成物の固型分濃度は、組成物全体に対して0.01〜10.0wt%が好ましく、0.1〜5.0wt%が更に好ましい。固型分濃度が低すぎると必要な膜厚を得るために吐出回数が多くなってしまい量産効率が悪くなってしまう。また高すぎても粘度が高くなってしまい吐出性に影響を与える。
上記固型分は室温での蒸気圧が0.005〜50mmHgの少なくとも一つ以上の溶媒に溶解または分散していることが望ましい。渇きにくい溶媒を用いることによりインク組成物がノズル孔で乾燥し、増粘、凝集、固型分の付着が起こることを防ぐことができる。しかし、蒸気圧が0.005mmHgを下回るような溶媒は、成膜過程で溶媒の除去が困難であるため適さない。
The solid content concentration of the ink composition is preferably 0.01 to 10.0 wt%, more preferably 0.1 to 5.0 wt%, based on the entire composition. If the solid content concentration is too low, the number of ejections increases to obtain the required film thickness, and the mass production efficiency deteriorates. On the other hand, if it is too high, the viscosity becomes high and the dischargeability is affected.
The solid component is preferably dissolved or dispersed in at least one solvent having a vapor pressure at room temperature of 0.005 to 50 mmHg. By using a solvent that does not easily thirst, it is possible to prevent the ink composition from being dried at the nozzle holes, thereby causing thickening, aggregation, and solid adhesion. However, a solvent having a vapor pressure lower than 0.005 mmHg is not suitable because it is difficult to remove the solvent during the film formation process.

このような溶媒としては、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、2−ピロリドン、N−ヒドロキシエチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、1、3−ジメチル−2−イミダゾリジノン(DMI)およびその誘導体などの非プロトン性環状極性溶媒、またはカルビトールアセテート(CA)、ブチルカルビトールアセテート(BCA)などのグリコールエーテル系酢酸が挙げられる。CA,BCA等の溶媒は成膜性を上げる点でも有効である。
一方、メタノール(MeOH)、エタノール(EtOH)、プロピルアルコール等の低級アルコールは表面張力、粘度の調製に有効であるが、揮発性が高いため、20wt%以下であることが望ましい。
Examples of such a solvent include 2-ethyl-1,3-hexanediol, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol, 2-pyrrolidone, N-hydroxyethyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, Aprotic cyclic polar solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone (DMI) and derivatives thereof, or carbitol acetate (CA), butyl carbitol acetate ( Glycol ether acetic acid such as BCA). Solvents such as CA and BCA are also effective in improving the film formability.
On the other hand, lower alcohols such as methanol (MeOH), ethanol (EtOH), and propyl alcohol are effective in adjusting the surface tension and viscosity, but are desirably 20 wt% or less because of high volatility.

以下、本発明を実施例に沿って更に詳細に説明する。本発明はこれらの説明によって限定されるものではない。
実施例1〜5は、はんだ合金材料インク組成物の作製方法を示す。
下記に示すような、数nmの粒径の安定分散した金属ナノ粒子ペーストをインク組成物として用いた。
本実施例において下記はんだ微粒子を使用した。
(1)平均粒径6nm(タルチン株式会社製)
(2)平均粒径5nm(千住金属工業株式会社製)
(3)平均粒径8nm(日本アルファメタルズ株式会社製)
(4)平均粒径5nm(ニホンハンダ株式会社製)
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. The present invention is not limited by these descriptions.
Examples 1-5 show the preparation methods of a solder alloy material ink composition.
As shown below, a metal nanoparticle paste stably dispersed with a particle size of several nm was used as the ink composition.
In this example, the following solder fine particles were used.
(1) Average particle diameter of 6 nm (manufactured by Tartin Co., Ltd.)
(2) Average particle size 5 nm (Senju Metal Industry Co., Ltd.)
(3) Average particle diameter of 8 nm (manufactured by Nippon Alpha Metals Co., Ltd.)
(4) Average particle size of 5 nm (manufactured by Nihon Solder Co., Ltd.)

(実施例1)
はんだ合金材料インク組成物を構成する以下の各材料を所定割合で予め準備した。
はんだ微粒子:平均粒径6nmのはんだ微粒子(タルチン株式会社製)5wt%
分散剤:スチレンアクリル樹脂5wt%
活性剤:前記(II−2)2wt%
湿潤剤:グリセロール18%
溶剤:1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン35wt%
溶剤:N−メチル−2−ピロリドン11wt%
溶剤:1,4−ブタンジオール24wt%
先ず、温水ジャケットと内部に攪拌装置を備えたステンレス製の耐圧容器(内容量100ml)に前記のはんだ微粒子(タルチン株式会社製)を固形分換算で5g入れた後、二酸化炭素ガスを高圧で導入、耐圧容器を加熱し、容器内を50±1℃、200±5気圧の超臨界状態に5分間保ち、顔料を溶解させた。
次に、容器内に前記の界面活性剤の25%水溶液2gと35mlの1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンを導入し、ステンレス製の耐圧容器から二酸化炭素を放出して、はんだ微粒子を析出させ、分散液1を調製した。
得られた分散液42gに対し、インク組成物を構成する残りの材料全てを添加し、よく攪拌した後0.5ミクロンのフィルターでろ過し、はんだ合金材料インク組成物1を得た。
表2に、各分散液の分散状態、フィルターの状態及び各はんだ合金材料インク組成物1の性質を示す。
Example 1
The following materials constituting the solder alloy material ink composition were prepared in advance at a predetermined ratio.
Solder fine particles: Solder fine particles having an average particle diameter of 6 nm (made by Tartin Co., Ltd.) 5 wt%
Dispersant: Styrene acrylic resin 5wt%
Activator: (II-2) 2 wt%
Wetting agent: Glycerol 18%
Solvent: 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone 35 wt%
Solvent: N-methyl-2-pyrrolidone 11 wt%
Solvent: 24% by weight of 1,4-butanediol
First, 5 g of the above solder fine particles (manufactured by Tartin Co., Ltd.) are put into a hot-water jacket and a stainless pressure vessel (with an internal volume of 100 ml) equipped with a stirrer inside, and then carbon dioxide gas is introduced at high pressure. The pressure vessel was heated, and the inside of the vessel was kept in a supercritical state of 50 ± 1 ° C. and 200 ± 5 atm for 5 minutes to dissolve the pigment.
Next, 2 g of a 25% aqueous solution of the above surfactant and 35 ml of 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone are introduced into the container, and carbon dioxide is released from the stainless steel pressure-resistant container. Precipitation was performed to prepare dispersion 1.
All the remaining materials constituting the ink composition were added to 42 g of the obtained dispersion, and after stirring well, the mixture was filtered with a 0.5 micron filter to obtain a solder alloy material ink composition 1.
Table 2 shows the dispersion state of each dispersion, the state of the filter, and the properties of each solder alloy material ink composition 1.

(実施例2)
はんだ合金材料インク組成物を構成する下記の各材料を所定割合で予め準備し、これらの材料を用いた以外は、実施例1と同様な操作によって、分散液2とはんだ合金材料インク組成物2を得た。
はんだ微粒子:平均粒径5nmのはんだ微粒子(千住金属工業株式会社製)5wt%
分散剤:スチレンアクリル樹脂5wt%
活性剤:(II−3)1wt%
活性剤:(III−1)1.2wt%
湿潤剤:グリセロール18wt%
溶剤:1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン35wt%
溶剤:N−メチル−2−ピロリドン11wt%
溶剤:1,4−ブタンジオール23.8wt%
表2に分散液2の分散状態、フィルターの状態及びはんだ合金材料インク組成物2の性質を示す。
(Example 2)
Each of the following materials constituting the solder alloy material ink composition was prepared in a predetermined ratio in advance, and the dispersion 2 and the solder alloy material ink composition 2 were the same as in Example 1 except that these materials were used. Got.
Solder fine particles: Solder fine particles having an average particle diameter of 5 nm (Senju Metal Industry Co., Ltd.) 5 wt%
Dispersant: Styrene acrylic resin 5wt%
Activator: (II-3) 1 wt%
Activator: (III-1) 1.2 wt%
Wetting agent: Glycerol 18wt%
Solvent: 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone 35 wt%
Solvent: N-methyl-2-pyrrolidone 11 wt%
Solvent: 1,4-butanediol 23.8 wt%
Table 2 shows the dispersion state of the dispersion 2, the state of the filter, and the properties of the solder alloy material ink composition 2.

(実施例3)
はんだ合金材料インク組成物を構成する以下の各材料を所定割合で予め準備した。
はんだ微粒子:平均粒径8nmのはんだ微粒子(日本アルファメタルズ株
式会社製)5wt%
分散剤:スチレンアクリル樹脂5wt%
活性剤:(II−2)の界面活性剤1重量%
活性剤:(VI)の活性剤(R:C19、k:12)1重量%
湿潤剤:グリセロール18%
溶剤:1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン35wt%
溶剤:N−メチル−2−ピロリドン11wt%
溶剤:1,4−ブタンジオール24wt%
先ず、温水ジャケットと内部に攪拌装置を備えたステンレス製の耐圧容器(内容量100ml)に前記のはんだ微粒子(日本アルファメタルズ株式会社製)を入れた後、常温常圧でトルエン92mlを導入し、その後、常圧のまま50℃で5分間保ち、はんだ微粒子を溶解した。
次に、前記1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンを添加し、その後トルエンを揮発させ、はんだ微粒子を析出させ分散液3を調製した。
得られた分散液42gに対し、前記の界面活性剤の25%水溶液2gとインク組成物を構成する残りの材料全てを添加し、よく攪拌した後0.5ミクロンのフィルターでろ過し、はんだ合金材料インク組成物3を得た。
表2に分散液3の分散状態、フィルターの状態及びはんだ合金材料インク組成物3の性質を示す。
Example 3
The following materials constituting the solder alloy material ink composition were prepared in advance at a predetermined ratio.
Solder fine particles: Solder fine particles with an average particle size of 8 nm (Nippon Alpha Metals Co., Ltd.)
5wt%)
Dispersant: Styrene acrylic resin 5wt%
Activator: 1% by weight of (II-2) surfactant
Activator: activator of (VI) (R: C 9 H 19, k: 12) 1 wt%
Wetting agent: Glycerol 18%
Solvent: 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone 35 wt%
Solvent: N-methyl-2-pyrrolidone 11 wt%
Solvent: 24% by weight of 1,4-butanediol
First, after putting the solder fine particles (manufactured by Nippon Alpha Metals Co., Ltd.) into a stainless steel pressure vessel (with an internal volume of 100 ml) equipped with a warm water jacket and a stirrer inside, 92 ml of toluene was introduced at room temperature and normal pressure, Thereafter, the solder fine particles were dissolved by maintaining at 50 ° C. for 5 minutes while maintaining the normal pressure.
Next, the 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone was added, and then toluene was volatilized, and solder fine particles were precipitated to prepare dispersion 3.
To 42 g of the obtained dispersion, 2 g of 25% aqueous solution of the above surfactant and all the remaining materials constituting the ink composition were added, stirred well, filtered through a 0.5 micron filter, and solder alloy Material ink composition 3 was obtained.
Table 2 shows the dispersion state of the dispersion 3, the state of the filter, and the properties of the solder alloy material ink composition 3.

(実施例4)
はんだ合金材料インク組成物を構成する下記の各材料を所定割合で予め準備し、これらの材料を用いた以外は、実施例3と同様な操作によって、分散体4とはんだ合金材料インク組成物4を作製した。
はんだ微粒子:平均粒径5nmのはんだ微粒子(ニホンハンダ株式会社製)
5wt%
分散剤:スチレンアクリル樹脂5wt%
活性剤:(II−4)の活性剤1重量%
活性剤:(V)の活性剤(p、q=20)0.8重量%
湿潤剤:グリセロール18%
溶剤:1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン35wt%
溶剤:N−メチル−2−ピロリドン11wt%
溶剤:1,4−ブタンジオール24.2wt%
表2に分散液4の分散状態、フィルターの状態及びはんだ合金材料インク組成物4の性質を示す。
(Example 4)
Dispersion 4 and solder alloy material ink composition 4 were prepared in the same manner as in Example 3 except that the following materials constituting the solder alloy material ink composition were prepared in advance at predetermined ratios and these materials were used. Was made.
Solder fine particles: Solder fine particles having an average particle diameter of 5 nm (manufactured by Nihon Solder Co., Ltd.)
5 wt%
Dispersant: Styrene acrylic resin 5wt%
Activator: 1% by weight of activator of (II-4)
Activator: (V) activator (p, q = 20) 0.8 wt%
Wetting agent: Glycerol 18%
Solvent: 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone 35 wt%
Solvent: N-methyl-2-pyrrolidone 11 wt%
Solvent: 1,4-butanediol 24.2 wt%
Table 2 shows the dispersion state of the dispersion 4, the state of the filter, and the properties of the solder alloy material ink composition 4.

(実施例5)
はんだ合金材料インク組成物を構成する下記の各材料を所定割合で予め準備し、これらの材料を用いた以外は、実施例1と同様な操作によって、分散体5とはんだ合金材料インク組成物5を作製した。
はんだ微粒子:平均粒径5nmのはんだ微粒子(ニホンハンダ株式会社製)5wt%
分散剤:スチレンアクリル樹脂5wt%
活性剤:(I−5)0.4重量%
活性剤:(IV)の活性剤(R:C1021、K:7)1重量%
湿潤剤:グリセロール18%
溶剤:1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン35wt%
溶剤:N−メチル−2−ピロリドン11wt%
溶剤:1,4−ブタンジオール24.6wt%
表2に分散液5の分散状態、フィルターの状態及びはんだ合金材料インク組成物5の性質を示す。
(Example 5)
Each of the following materials constituting the solder alloy material ink composition was prepared in advance at a predetermined ratio, and the dispersion 5 and the solder alloy material ink composition 5 were operated in the same manner as in Example 1 except that these materials were used. Was made.
Solder fine particles: 5% by weight of solder fine particles having an average particle diameter of 5 nm (Nihon Solder Co., Ltd.)
Dispersant: Styrene acrylic resin 5wt%
Activator: (I-5) 0.4% by weight
Activator: (IV) Activator (R: C 10 H 21 , K: 7) 1% by weight
Wetting agent: Glycerol 18%
Solvent: 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone 35 wt%
Solvent: N-methyl-2-pyrrolidone 11 wt%
Solvent: 1,4-butanediol 24.6 wt%
Table 2 shows the dispersion state of the dispersion 5, the state of the filter, and the properties of the solder alloy material ink composition 5.

(はんだ合金材料インク組成物の物性値評価)
これらのインク組成物について、粘度、表面張力、インクジェット用ヘッドのインク吐出ノズル面を構成する材料に対する接触角、吐出性、パターニング性および成膜性を評価した結果を表3に示す。インク組成物の物理的性質および吐出特性については以下の方法で評価した。
1)粘度:E型粘度計により20℃における値を測定した。
2)表面張力:プレート法により同じく20℃における値を測定した。
3)接触角:インクジェット用ヘッドのインク吐出ノズル面を構成する材料(Ni−テトラフルオロエチレン共析メッキ撥水層)上での静的接触角として測定した。
4)吐出特性:インクジェットプリンター用ヘッド(リコー製IPSIO Jet300)を用いた。飛行曲がりはヘッドと基板の距離を0.6mmにしたときの基板上でのインク液滴の着弾ばらつきを測定した。ノズル孔の目詰まり頻度として、インク組成物を連続吐出(周波数7200Hz)し、析出したインク組成物の固型分等によりノズル孔が目詰まりし、吐出不能になった状態に至るまでに要する時間を測定した。
5)パターニング性、成膜性:図8(A)に示すように、ウェーハ(40)の一面(40A)に複数形成されたアルミニウム等でなるパッド(41)の周端部をパッシベーション膜(42)で覆い、当該ウェーハ(40)の一面(40A)を電気的に保護する。次に、インクジェット装置(52)のインクジェットヘッド(53)からはんだ微粒子を含有するインク組成物(4pl)を、図8(A)に示したパッドに吐出し、室温、真空中で溶媒を除去した後、大気中100℃、10分熱処理して形成された膜の膜質(凝集、平坦性等)を顕微鏡で観察した。パッドは20μm径で開口したパッド径を有するものである。
(Evaluation of physical properties of solder alloy material ink composition)
Table 3 shows the results of evaluating the viscosity, surface tension, contact angle with respect to the material constituting the ink ejection nozzle surface of the inkjet head, ejection properties, patterning properties, and film forming properties of these ink compositions. The physical properties and ejection characteristics of the ink composition were evaluated by the following methods.
1) Viscosity: A value at 20 ° C. was measured with an E-type viscometer.
2) Surface tension: The value at 20 ° C. was measured by the plate method.
3) Contact angle: Measured as a static contact angle on the material (Ni-tetrafluoroethylene eutectoid plated water repellent layer) constituting the ink discharge nozzle surface of the inkjet head.
4) Discharge characteristics: An inkjet printer head (Ricoh's IPSIO Jet300) was used. The flying bend was measured by variation in landing of ink droplets on the substrate when the distance between the head and the substrate was 0.6 mm. As the nozzle clogging frequency, the time required for the ink composition to be ejected continuously (frequency: 7200 Hz) until the nozzle hole is clogged due to the solid component of the deposited ink composition, and the ejection becomes impossible. Was measured.
5) Patterning property and film forming property: As shown in FIG. 8A, the peripheral end portion of the pad (41) made of aluminum or the like formed on one surface (40A) of the wafer (40) is formed on the passivation film (42). ) To electrically protect one surface (40A) of the wafer (40). Next, the ink composition (4 pl) containing solder fine particles was discharged from the inkjet head (53) of the inkjet apparatus (52) to the pad shown in FIG. 8 (A), and the solvent was removed at room temperature in a vacuum. Thereafter, the film quality (aggregation, flatness, etc.) of the film formed by heat treatment at 100 ° C. for 10 minutes in the atmosphere was observed with a microscope. The pad has a pad diameter of 20 μm.

Figure 2004172612
Figure 2004172612

Figure 2004172612
Figure 2004172612

実施例6〜13は、導電性接着層インク組成物の作製方法を示す。
下記に示す様な数nmの粒径の安定分散した金属ナノ粒子ペーストをインク組成物として用いた。
本実施例において下記導電性材料を使用した。
6)金微粒子:平均粒径6nm(タムラ化研株式会社製)
7)銀微粒子:平均粒径5nm(タムラ化研株式会社製)
8)銅微粒子:平均粒径8nm(タムラ化研株式会社製)
9)In微粒子:平均粒径5nm(日本アルファメタルズ株式会社製)
10)導電性カーボン微粒子:平均粒径5nm(花王株式会社製)
11)導電性樹脂:平均粒径7nm(ライオン株式会社製)
12)異方性導電樹脂:平均粒径8nm(ソニーケミカル株式会社製)
Examples 6 to 13 show a method for producing a conductive adhesive layer ink composition.
A metal nanoparticle paste stably dispersed with a particle size of several nm as shown below was used as the ink composition.
In this example, the following conductive materials were used.
6) Gold fine particles: Average particle size 6 nm (manufactured by Tamura Kaken Co., Ltd.)
7) Silver fine particles: Average particle diameter of 5 nm (manufactured by Tamura Kaken Co., Ltd.)
8) Copper fine particles: Average particle diameter of 8 nm (manufactured by Tamura Kaken Co., Ltd.)
9) In fine particles: Average particle size 5 nm (manufactured by Nippon Alpha Metals Co., Ltd.)
10) Conductive carbon fine particles: Average particle diameter of 5 nm (manufactured by Kao Corporation)
11) Conductive resin: average particle size 7 nm (manufactured by Lion Corporation)
12) Anisotropic conductive resin: Average particle size 8 nm (manufactured by Sony Chemical Corporation)

(実施例6)
導電性接着層形成用インク組成物を構成する以下の各材料を所定割合で予め準備した。
導電性材料:平均粒径6nmの金微粒子(タムラ化研株式会社製)5wt%
分散剤:スチレンアクリル樹脂5wt%
活性剤:(II−2)2wt%
湿潤剤:グリセロール18%
溶剤:1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン35wt%
溶剤:N−メチル−2−ピロリドン11wt%
溶剤:1,4−ブタンジオール24wt%
(Example 6)
The following materials constituting the ink composition for forming a conductive adhesive layer were prepared in advance at a predetermined ratio.
Conductive material: Gold fine particles having an average particle diameter of 6 nm (Tamura Chemical Research Co., Ltd.) 5 wt%
Dispersant: Styrene acrylic resin 5wt%
Activator: (II-2) 2 wt%
Wetting agent: Glycerol 18%
Solvent: 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone 35 wt%
Solvent: N-methyl-2-pyrrolidone 11 wt%
Solvent: 24% by weight of 1,4-butanediol

先ず、温水ジャケットと内部に攪拌装置を備えたステンレス製の耐圧容器(内容量5L)に前記金微粒子を固形分換算で5g入れた後、二酸化炭素ガスを高圧で導入し、耐圧容器を加熱し、容器内を50±1℃、200±5気圧の超臨界状態に5分間保って導電性材料を溶解させた。
次に、容器内に前記界面活性剤の25%水溶液2gと35mlの1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンを導入し、ステンレス製の耐圧容器から二酸化炭素を放出して、導電性材料を析出させ分散液6を調製した。
得られた分散液42gに対し、インク組成物を構成するその他の上記材料全てを添加し、よく攪拌した後0.5ミクロンのフィルターでろ過し、導電性接着層形成用インク組成物6を得た。
表4に分散液の分散状態、フィルターの状態及び導電性接着層形成用インク組成物の性質を示す。
First, after putting 5 g of the gold fine particles in solid content conversion into a stainless pressure vessel (internal volume 5 L) equipped with a warm water jacket and a stirrer inside, carbon dioxide gas is introduced at high pressure and the pressure vessel is heated. The inside of the container was kept in a supercritical state of 50 ± 1 ° C. and 200 ± 5 atm for 5 minutes to dissolve the conductive material.
Next, 2 g of a 25% aqueous solution of the surfactant and 35 ml of 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone are introduced into the container, carbon dioxide is released from the stainless pressure vessel, and the conductive material is obtained. A dispersion 6 was prepared by precipitation.
All the other materials constituting the ink composition were added to 42 g of the obtained dispersion, and after stirring well, the mixture was filtered with a 0.5 micron filter to obtain an ink composition 6 for forming a conductive adhesive layer. It was.
Table 4 shows the dispersion state of the dispersion, the state of the filter, and the properties of the conductive adhesive layer forming ink composition.

(実施例7)
導電性接着層形成用インク組成物を構成する下記の各材料を所定割合で予め準備し、これらの材料を用いた以外は、実施例6と同様な操作によって、分散液7と導電性接着層形成用インク組成物7を得た。
導電性材料:平均粒径5nmの銀微粒子(タムラ化研株式会社製)5wt%
分散剤:スチレンアクリル樹脂5wt%
活性剤:(II−3)1wt%
活性剤:(III−1)1.2wt%
湿潤剤:グリセロール18wt%
溶剤:1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン35wt%
溶剤:N−メチル−2−ピロリドン11wt%
溶剤:1,4−ブタンジオール23.8wt%
表4に分散液7の分散状態、フィルターの状態及びインク組成物7の性質を示す。
(Example 7)
The dispersion 7 and the conductive adhesive layer were prepared in the same manner as in Example 6 except that the following materials constituting the ink composition for forming the conductive adhesive layer were prepared in advance at predetermined ratios and these materials were used. A forming ink composition 7 was obtained.
Conductive material: Silver fine particles having an average particle size of 5 nm (Tamura Chemical Research Ltd.) 5 wt%
Dispersant: Styrene acrylic resin 5wt%
Activator: (II-3) 1 wt%
Activator: (III-1) 1.2 wt%
Wetting agent: Glycerol 18wt%
Solvent: 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone 35 wt%
Solvent: N-methyl-2-pyrrolidone 11 wt%
Solvent: 1,4-butanediol 23.8 wt%
Table 4 shows the dispersion state of the dispersion 7, the state of the filter, and the properties of the ink composition 7.

(実施例8)
導電性接着層形成用インク組成物を構成する下記の各材料を所定割合で予め準備し、これらの材料を用いた以外は、実施例6と同様な操作によって、分散液8と導電性接着層形成用インク組成物8を得た。
導電性性材料:平均粒径8nmの銅微粒子(タムラ化研株式会社製)5wt%
分散剤:スチレンアクリル樹脂5wt%
活性剤:(II−2)1重量%
活性剤:(VI)(R:C19、k:12)1重量%
湿潤剤:グリセロール18%
溶剤:1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン35wt%
溶剤:N−メチル−2−ピロリドン11wt%
合計:1,4−ブタンジオール24wt%
表4に分散液8の分散状態、フィルターの状態及びインク組成物8の性質を示す。
(Example 8)
The dispersion 8 and the conductive adhesive layer were prepared in the same manner as in Example 6 except that the following materials constituting the ink composition for forming the conductive adhesive layer were prepared in advance at predetermined ratios and these materials were used. A forming ink composition 8 was obtained.
Conductive material: copper fine particles having an average particle diameter of 8 nm (Tamura Kaken Co., Ltd.) 5 wt%
Dispersant: Styrene acrylic resin 5wt%
Activator: (II-2) 1% by weight
Activator: (VI) (R: C 9 H 19 , k: 12) 1% by weight
Wetting agent: Glycerol 18%
Solvent: 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone 35 wt%
Solvent: N-methyl-2-pyrrolidone 11 wt%
Total: 1,4-butanediol 24 wt%
Table 4 shows the dispersion state of the dispersion 8, the state of the filter, and the properties of the ink composition 8.

(実施例9)
導電性接着層形成用インク組成物を構成する下記の各材料を所定割合で予め準備し、これらの材料を用いた以外は、実施例6と同様な操作によって、分散液9と導電性接着層形成用インク組成物9を得た。
導電性材料:平均粒径5nmのIn微粒子(日本アルファメタルズ株式会社製)5wt%
分散剤:スチレンアクリル樹脂5wt%
活性剤:(II−4)1重量%
活性剤:(V)(p、q=20)0.8重量%
湿潤剤:グリセロール18%
溶剤:1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン35wt%
溶剤:N−メチル−2−ピロリドン11wt%
合計:1,4−ブタンジオール24.2wt%
表4に分散液9の分散状態、フィルターの状態及びインク組成物9の性質を示す。
Example 9
The dispersion 9 and the conductive adhesive layer were prepared in the same manner as in Example 6 except that the following materials constituting the ink composition for forming the conductive adhesive layer were prepared in advance at predetermined ratios and these materials were used. A forming ink composition 9 was obtained.
Conductive material: In fine particles having an average particle diameter of 5 nm (manufactured by Nippon Alpha Metals Co., Ltd.) 5 wt%
Dispersant: Styrene acrylic resin 5wt%
Activator: (II-4) 1% by weight
Activator: (V) (p, q = 20) 0.8 wt%
Wetting agent: Glycerol 18%
Solvent: 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone 35 wt%
Solvent: N-methyl-2-pyrrolidone 11 wt%
Total: 1,4-butanediol 24.2 wt%
Table 4 shows the dispersion state of the dispersion 9, the state of the filter, and the properties of the ink composition 9.

(実施例10)
導電性接着層形成用インク組成物を構成する以下の各材料を所定割合で予め準備した。
導電性材料:平均粒径の導電性カーボン微粒子(花王株式会社製)5wt%
分散剤:スチレンアクリル樹脂5wt%
活性剤:(I−5)0.4重量%
活性剤:(IV)(R:C1021、k:7)1重量%
湿潤剤:グリセロール18%
溶剤:1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン35wt%
溶剤:N−メチル−2−ピロリドン11wt%
溶剤:1,4−ブタンジオール24.6wt%
先ず、温水ジャケットと内部に攪拌装置を備えたステンレス製の耐圧容器(内容量5L)に前記平均粒径5nmの導電性カーボン微粒子(花王株式会社製)を入れた後、常温常圧でトルエン200mlを導入し、その後、常圧のまま50℃で5分間保ち、導電性材料を溶解した。
次に、容器内に前記の界面活性剤の25%水溶液2gと1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン35gを添加し、その後トルエンを揮発させ、導電性材料を析出させ分散液10を調製した。
得られた分散液42gに対し、インク組成物を構成する残りの上記材料全てを添加し、よく攪拌した後、0.5ミクロンのフィルターでろ過し、導電性接着層形成用インク組成物10を得た。
表4に分散液10の分散状態、フィルターの状態及び導電性接着層形成用インク組成物10の性質を示す。
(Example 10)
The following materials constituting the ink composition for forming a conductive adhesive layer were prepared in advance at a predetermined ratio.
Conductive material: Conductive carbon fine particles with an average particle size (made by Kao Corporation) 5 wt%
Dispersant: Styrene acrylic resin 5wt%
Activator: (I-5) 0.4% by weight
Activator: (IV) (R: C 10 H 21 , k: 7) 1% by weight
Wetting agent: Glycerol 18%
Solvent: 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone 35 wt%
Solvent: N-methyl-2-pyrrolidone 11 wt%
Solvent: 1,4-butanediol 24.6 wt%
First, conductive carbon fine particles (made by Kao Corporation) having an average particle diameter of 5 nm are placed in a stainless steel pressure vessel (with an internal volume of 5 L) equipped with a warm water jacket and a stirring device inside, and then 200 ml of toluene at normal temperature and pressure. After that, the conductive material was dissolved by maintaining at 50 ° C. for 5 minutes while maintaining the normal pressure.
Next, 2 g of a 25% aqueous solution of the above surfactant and 35 g of 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone are added to the container, and then toluene is volatilized to deposit a conductive material to prepare a dispersion 10. did.
After adding all the remaining materials constituting the ink composition to 42 g of the obtained dispersion and stirring well, the mixture is filtered with a 0.5 micron filter to form the conductive adhesive layer forming ink composition 10. Obtained.
Table 4 shows the dispersion state of the dispersion 10, the state of the filter, and the properties of the ink composition 10 for forming a conductive adhesive layer.

(実施例11)
導電性接着層形成用インク組成物を構成する下記の各材料を所定割合で予め準備し、これらの材料を用いた以外は、実施例10と同様な操作によって、分散液11と導電性接着層形成用インク組成物11を得た。
導電性材料:平均粒径7nmの導電性樹脂(ライオン株式会社製)5wt%
分散剤:スチレンアクリル樹脂5wt%
活性剤:(II−1)0.3重量%
活性剤:(IV)(p+q=15)0.5重量%
活性剤:(IV)の活性剤(p+q=0)0.5重量%
湿潤剤:グリセロール18%
溶剤:1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン35wt%
溶剤:N−メチル−2−ピロリドン11wt%
合計:1,4−ブタンジオール24.7wt%
表4に分散液11の分散状態、フィルターの状態及びインク組成物11の性質を示す。
(Example 11)
Each of the following materials constituting the ink composition for forming a conductive adhesive layer was prepared in advance at a predetermined ratio, and the dispersion 11 and the conductive adhesive layer were prepared in the same manner as in Example 10 except that these materials were used. A forming ink composition 11 was obtained.
Conductive material: 5 wt% of conductive resin (made by Lion Corporation) with an average particle size of 7 nm
Dispersant: Styrene acrylic resin 5wt%
Activator: (II-1) 0.3% by weight
Activator: (IV) (p + q = 15) 0.5% by weight
Activator: Activator of (IV) (p + q = 0) 0.5% by weight
Wetting agent: Glycerol 18%
Solvent: 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone 35 wt%
Solvent: N-methyl-2-pyrrolidone 11 wt%
Total: 1,4-butanediol 24.7 wt%
Table 4 shows the dispersion state of the dispersion 11, the state of the filter, and the properties of the ink composition 11.

(実施例12)
導電性接着層形成用インク組成物を構成する下記の各材料を所定割合で予め準備し、これらの材料を用いた以外は、実施例10と同様な操作によって、分散体12と導電性接着層形成用インク組成物12を作製した。
導電性材料:平均粒径8nmの異方性導電樹脂(ソニーケミカル株式会社製)5wt%
分散剤:スチレンアクリル樹脂5wt%
活性剤:(II−4)0.6重量%
活性剤:(V)(p、q=20)0.4重量%
湿潤剤:グリセロール18%
溶剤:1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン35wt%
溶剤:N−メチル−2−ピロリドン11wt%
合計:1,4−ブタンジオール25wt%
表4に分散液12の分散状態、フィルターの状態及び導電性接着層形成用インク組成物12の性質を示す。
Example 12
The dispersion 12 and the conductive adhesive layer were prepared in the same manner as in Example 10 except that the following materials constituting the ink composition for forming the conductive adhesive layer were prepared in advance at a predetermined ratio and these materials were used. A forming ink composition 12 was prepared.
Conductive material: Anisotropic conductive resin with an average particle diameter of 8 nm (manufactured by Sony Chemical Co., Ltd.) 5 wt%
Dispersant: Styrene acrylic resin 5wt%
Activator: (II-4) 0.6% by weight
Activator: (V) (p, q = 20) 0.4 wt%
Wetting agent: Glycerol 18%
Solvent: 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone 35 wt%
Solvent: N-methyl-2-pyrrolidone 11 wt%
Total: 1,4-butanediol 25wt%
Table 4 shows the dispersion state of the dispersion 12, the state of the filter, and the properties of the ink composition 12 for forming the conductive adhesive layer.

(実施例13)
導電性接着層形成用インク組成物を構成する下記の各材料を所定割合で予め準備し、これらの材料を用いた以外は、実施例10と同様な操作によって、分散体13と導電性接着層形成用インク組成物13を作製した。
導電性材料:平均粒径5nmの異方性導電樹脂(ソニーケミカル株式会社製)5wt%
分散剤:スチレンアクリル樹脂5wt%
活性剤:(IV)(p+q=15)1重量%
活性剤:(IV)(R:C1021、k:7)1.5重量%
湿潤剤:グリセロール18%
溶剤:1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン35wt%
溶剤:N−メチル−2−ピロリドン11wt%
溶剤:1,4−ブタンジオール23.5wt%
表4に分散液13の分散状態、フィルターの状態及び導電性接着層形成用インク組成物13の性質を示す。
(Example 13)
Dispersion 13 and conductive adhesive layer were prepared in the same manner as in Example 10 except that the following materials constituting the ink composition for forming a conductive adhesive layer were prepared in advance at a predetermined ratio and these materials were used. A forming ink composition 13 was prepared.
Conductive material: Anisotropic conductive resin with an average particle diameter of 5 nm (manufactured by Sony Chemical Co., Ltd.) 5 wt%
Dispersant: Styrene acrylic resin 5wt%
Activator: (IV) (p + q = 15) 1% by weight
Activator: (IV) (R: C 10 H 21 , k: 7) 1.5% by weight
Wetting agent: Glycerol 18%
Solvent: 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone 35 wt%
Solvent: N-methyl-2-pyrrolidone 11 wt%
Solvent: 1,4-butanediol 23.5 wt%
Table 4 shows the dispersion state of the dispersion 13, the state of the filter, and the properties of the conductive adhesive layer forming ink composition 13.

Figure 2004172612
Figure 2004172612

(導電性接着層インク組成物の物性値評価)
これらのインク組成物について、表5に粘度、表面張力、インクジェット用ヘッドのインク吐出ノズル面を構成する材料に対する接触角、吐出性、パターニング性および成膜性を評価した結果を示す。インク組成物の物理的性質および吐出特性については前記はんだ合金材料インク組成物の作製で示した方法で評価した。
表5に示すように、吐出性、パターニング性、成膜性とも充分、実用レベルに達するものであった。
(Evaluation of physical properties of conductive adhesive layer ink composition)
For these ink compositions, Table 5 shows the results of evaluating the viscosity, surface tension, contact angle with respect to the material constituting the ink ejection nozzle surface of the inkjet head, ejection properties, patterning properties, and film forming properties. The physical properties and ejection characteristics of the ink composition were evaluated by the method shown in the preparation of the solder alloy material ink composition.
As shown in Table 5, the discharge property, the patterning property, and the film forming property were sufficient and reached practical levels.

Figure 2004172612
Figure 2004172612

実施例14〜21は、フラックス材料インク組成物の作製方法を示す。
以下に示すような配合のインク組成物を作製した。
Examples 14-21 show the preparation methods of a flux material ink composition.
An ink composition having the following composition was prepared.

(実施例14)
◎ロジン
天然ロジン:WWロジン 6重量部
水添ロジン 6重量部
◎樹脂
エポキシ樹脂 3重量部
◎活性剤
有機酸系活性剤1:安息香酸 2重量部
有機酸系活性剤2:アゼエチン酸 1重量部
ハロゲン化合物系活性剤:3−アミノ−1−プロペン塩酸塩 2重量部
◎湿潤剤
グリセロール 10重量部
◎溶剤
2−エチル−1,3−ヘキサンジオール 2重量部
◎溶剤
1,4−ブタンジオール 68重量部
(合計) 100重量部
(Example 14)
◎ Rosin Natural rosin: WW rosin 6 parts by weight Hydrogenated rosin 6 parts by weight ◎ Resin Epoxy resin 3 parts by weight ◎ Activator Organic acid activator 1: Benzoic acid 2 parts by weight Organic acid activator 2: Azeethic acid 1 part by weight Halogen compound-based activator: 3-amino-1-propene hydrochloride 2 parts by weight ◎ Wetting agent Glycerol 10 parts by weight ◎ Solvent 2-ethyl-1,3-hexanediol 2 parts by weight ◎ Solvent 1,4-butanediol 68 parts by weight Part
(Total) 100 parts by weight

(実施例15)
◎ロジン
天然ロジン:WWロジン 6重量部
水添ロジン 6重量部
◎樹脂
イソプレンゴム 4重量部
◎活性剤
有機酸系活性剤1:アジピン酸 2重量部
ハロゲン化合物系活性剤:n−ブチルアミン塩酸塩 1重量部
◎湿潤剤
エチレングリコール 45重量部
◎溶剤
2−(2−n−ブトキシエトキシ)エタノール 36重量部
(合計) 100重量部
(Example 15)
◎ Rosin Natural rosin: WW rosin 6 parts by weight Hydrogenated rosin 6 parts by weight ◎ Resin isoprene rubber 4 parts by weight ◎ Activator Organic acid activator 1: Adipic acid 2 parts by weight Halogen compound activator: n-butylamine hydrochloride 1 Part by weight ◎ Wetting agent Ethylene glycol 45 parts by weight ◎ Solvent 2- (2-n-butoxyethoxy) ethanol 36 parts by weight
(Total) 100 parts by weight

(実施例16)
◎ロジン
天然ロジン:WWロジン 7重量部
水添ロジン 7重量部
◎樹脂
ポリエステルエラストマー(東洋紡社製) 4重量部
◎活性剤
有機酸系活性剤1:グルタル酸 2重量部
有機酸系活性剤2:アゼライン酸 2重量部
界面活性剤:第4級アンモニウム 1重量部
(ライオン社製:アーカード C−50(商品名))
◎湿潤剤
トリエチレングリコール 44重量部
◎溶剤
N−メチル−2−ピロリドン 33重量部
(合計) 100重量部
(Example 16)
◎ Rosin Natural rosin: WW rosin 7 parts by weight Hydrogenated rosin 7 parts by weight ◎ Resin Polyester elastomer (Toyobo Co., Ltd.) 4 parts by weight ◎ Active agent Organic acid activator 1: Glutaric acid 2 parts by weight 2 parts by weight of azelaic acid Surfactant: 1 part by weight of quaternary ammonium
(Lion Corporation: Arcard C-50 (trade name))
◎ Wetting agent 44 parts by weight of triethylene glycol ◎ Solvent N-methyl-2-pyrrolidone 33 parts by weight
(Total) 100 parts by weight

(実施例17)
◎ロジン
天然ロジン:WWロジン 8重量部
水添ロジン 7重量部
◎活性剤
有機酸系活性剤1:アジピン酸 3重量部
有機酸系活性剤2:安息香酸 5重量部
◎湿潤剤
グリセロール 39重量部
◎溶剤
1,3−ブタンジオール 38重量部
(合計) 100重量部
(Example 17)
◎ Rosin Natural rosin: WW rosin 8 parts by weight Hydrogenated rosin 7 parts by weight Activator Organic acid activator 1: Adipic acid 3 parts by weight Organic acid activator 2: Benzoic acid 5 parts by weight Wetting agent Glycerol 39 parts by weight ◎ Solvent 1,3-butanediol 38 parts by weight
(Total) 100 parts by weight

(実施例18)
◎ロジン
天然ロジン:WWロジン 10重量部
水添ロジン 8重量部
◎樹脂
アクリル樹脂 5重量部
◎活性剤
有機酸系活性剤1:コハク酸 3重量部
有機酸系活性剤2:安息香酸 3重量部
界面活性剤:構造式(II)のもの 1重量部
◎湿潤剤
グリセロール 10重量部
◎溶剤
ジエチレングリコールモノメチルエーテル 60重量部
(合計) 100重量部
(Example 18)
◎ Rosin Natural rosin: WW rosin 10 parts by weight Hydrogenated rosin 8 parts by weight ◎ Resin Acrylic resin 5 parts by weight Surfactant: Structural formula (II) 1 part by weight ◎ Wetting agent Glycerol 10 parts by weight Solvent Diethylene glycol monomethyl ether 60 parts by weight
(Total) 100 parts by weight

(実施例19)
◎ロジン
天然ロジン:WWロジン 8重量部
水添ロジン 8重量部
◎樹脂
ポリイミド樹脂 5重量部
◎活性剤
有機酸系活性剤1:パルミチン酸 3重量部
有機酸系活性剤2:アビエチン酸 2重量部
界面活性剤:構造式(V)のもの 1重量部
◎湿潤剤
N−メチル−2−ピロリドン 53重量部
◎溶剤
エチレングリコールモノブチルエーテル 20重量部
(合計) 100重量部
Example 19
◎ Rosin Natural rosin: WW rosin 8 parts by weight Hydrogenated rosin 8 parts by weight ◎ Resin Polyimide resin 5 parts by weight ◎ Activator Organic acid activator 1: Palmitic acid 3 parts by weight Organic acid activator 2: Abietic acid Surfactant: structural formula (V) 1 part by weight ◎ wetting agent N-methyl-2-pyrrolidone 53 parts by weight ◎ solvent ethylene glycol monobutyl ether 20 parts by weight
(Total) 100 parts by weight

(実施例20)
◎ロジン
天然ロジン:WWロジン 6重量部
水添ロジン 8重量部
◎樹脂
塩化ビニル樹脂 5重量部
◎活性剤
有機酸系活性剤1:ステアリン酸 3重量部
有機酸系活性剤2:安息香酸 3重量部
界面活性剤:構造式(III)のもの 2重量部
◎溶剤
2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール 5重量部
◎溶剤
1,3−ブタンジオール 68重量部
(合計) 100重量部
(Example 20)
◎ Rosin Natural rosin: WW rosin 6 parts by weight Hydrogenated rosin 8 parts by weight ◎ Resin Vinyl chloride resin 5 parts by weight ◎ Activator Organic acid activator 1: Stearic acid 3 parts by weight Organic acid activator 2: Benzoic acid 3 parts by weight Part: Surfactant: Structural formula (III) 2 parts by weight Solvent 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol 5 parts by weight Solvent 1,3-butanediol 68 parts by weight
(Total) 100 parts by weight

(実施例21)
◎ロジン
天然ロジン:WWロジン 8重量部
水添ロジン 8重量部
◎樹脂
アクリロニトリル樹脂 5重量部
◎活性剤
有機酸系活性剤1:ギ酸 3重量部
有機酸系活性剤2:アゼライン酸 3重量部
界面活性剤::構造式(IV)のもの 1重量部
◎湿潤剤
グリセロール 7.5重量部
◎溶剤
エチレングリコールモノエチルエーテル 64.5重量部
(合計) 100重量部
(Example 21)
◎ Rosin Natural rosin: WW rosin 8 parts by weight Hydrogenated rosin 8 parts by weight ◎ Resin Acrylonitrile resin 5 parts by weight ◎ Active agent Organic acid activator 1: Formic acid 3 parts by weight Organic acid activator 2: Azelaic acid 3 parts by weight Interface Activator :: structural formula (IV) 1 part by weight ◎ wetting agent glycerol 7.5 parts by weight ◎ solvent ethylene glycol monoethyl ether 64.5 parts by weight
(Total) 100 parts by weight

(インクジェット方式による本発明のバンプ作製方法)
次に、実施例1〜5のはんだ合金材料インク組成物、実施例6〜13の導電性接着層形成用インク組成物および実施例14〜21のフラックス材料組成物を用いた、はんだバンプの作製方法について説明する。
(Bump fabrication method of the present invention by ink jet method)
Next, preparation of solder bumps using the solder alloy material ink compositions of Examples 1 to 5, the conductive adhesive layer forming ink compositions of Examples 6 to 13 and the flux material compositions of Examples 14 to 21 A method will be described.

先ず、図3に示すように、LSIウエハ(91)上に形成したアルミパッド(92)の一部にかかるように、パッシベーション(93)を上記LSIウエハ(91)上に形成する。
続いて、図4に示すように、アルミパッド(92)及びパッシベーション(93)の上に中間金属層(94)を形成する。
次に、図5に示すように、該中間金属層(94)上のアルミパッド(92)に対応する位置に、錫、鉛等よりなるはんだ合金材料層(95)を形成し、その上にはんだバンプ形成用フラックス層(96)を形成する。
このように各層が形成されたLSIウエハ(91)を、所定条件で加熱して、はんだ合金材料とフラックスを溶融させると、図6に示すような略球形のはんだバンプ(97)が中間金属層(94)を介してアルミパッド(92)上に接続端子として形成される。
この加熱装置としては、例えば大和製作所社製のウエットバック装置NRY−101V6LU(機種名)が用いられる。
First, as shown in FIG. 3, a passivation (93) is formed on the LSI wafer (91) so as to cover a part of the aluminum pad (92) formed on the LSI wafer (91).
Subsequently, as shown in FIG. 4, an intermediate metal layer (94) is formed on the aluminum pad (92) and the passivation (93).
Next, as shown in FIG. 5, a solder alloy material layer (95) made of tin, lead or the like is formed at a position corresponding to the aluminum pad (92) on the intermediate metal layer (94). A solder bump forming flux layer (96) is formed.
When the LSI wafer (91) thus formed with each layer is heated under predetermined conditions to melt the solder alloy material and the flux, a substantially spherical solder bump (97) as shown in FIG. A connection terminal is formed on the aluminum pad (92) via (94).
As this heating device, for example, a wet-back device NRY-101V6LU (model name) manufactured by Yamato Seisakusho is used.

(1)温度プロファイル
実施例によるフラックスを用いたウエットバック処理の温度プロファイルは、図7に示すように、まず常温に保たれた区間T1からウエットバック処理を開始させ、次いで100℃程度まで保たれた区間T2、200℃程度まで保たれた区間T3及び300℃程度まで保たれた区間T4によって段階的にプリヒートする。
続いてこのウエットバック処理では、350〜400℃程度に保たれた区間T5のメインヒートを経た後、200℃程度まで保たれた区間T6、100℃程度まで保たれた区間T7及び常温に保たれた区間T8によって段階的に冷却され、ウエットバック処理を終了させるようになされている。
(1) Temperature profile As shown in FIG. 7, the temperature profile of the wet-back process using the flux according to the embodiment starts the wet-back process from the section T1 kept at room temperature, and then keeps up to about 100 ° C. Preheating is performed stepwise by the section T2, the section T3 maintained up to about 200 ° C., and the section T4 maintained up to about 300 ° C.
Subsequently, in this wet-back process, after passing through the main heat of the section T5 maintained at about 350 to 400 ° C., the section T6 maintained at about 200 ° C., the section T7 maintained at about 100 ° C. and the room temperature are maintained. The section is cooled stepwise by the section T8, and the wet-back process is terminated.

(2)ウエットバック処理の温度条件
ウエットバック処理に、ウエットバック装置(大和製作所製NRY−101V6LU)を用いる場合、該装置はウエハの通る通路の下段にホットプレートを設けウエハと接し直に加熱し、上部から赤外ヒーターで非接触式に加熱する方式でり、その2つの加熱手段の一方又は双方を用いて行なわれる。
その装置中の各区間を、表6に示すように、ホットプレート又は赤外(IR)ヒータを用いて2種類の温度に設定した。
先ず、ホットプレートを用いた場合のウエットバック装置においては、プリヒートとして第1区間を100℃程度、第2区間を200℃程度及び第3区間を300℃程度に設定し、メインヒートとして第4区間を360℃程度に設定すると共に、形成されたはんだバンプの冷却のために第5区間を200℃程度及び第6区間を100℃程度に設定するようにした。
一方、赤外ヒータを用いた場合のウエットバック装置においては、第2区間からウエットバッグ処理を開始するようになされており、プリヒートとして第2区間を250℃程度及び第3区間を350℃程度に設定し、メインヒートとして第4区間を400℃程度に設定すると共に、はんだバンプの冷却のために第5区間を300℃程度に設定するようにした。
また、ウエットバック装置は、各区間を窒素濃度50ppm程度の雰囲気にし、当該各区間をウエットバック処理対象の半導体チップを60秒程度の間隔で移動させてウエットバック処理をするようにした。表6は実施例によるウェットバック処理の温度条件を示す。
(2) Temperature conditions for wetback processing When a wetback device (NRY-101V6LU manufactured by Daiwa Manufacturing Co., Ltd.) is used for wetback processing, the device is provided with a hot plate in the lower stage of the path through which the wafer passes and is heated directly in contact with the wafer. This is a non-contact heating method using an infrared heater from above, and is performed using one or both of the two heating means.
As shown in Table 6, each section in the apparatus was set to two types of temperatures using a hot plate or an infrared (IR) heater.
First, in the wetback apparatus using a hot plate, the first section is set to about 100 ° C. as the preheat, the second section is set to about 200 ° C., the third section is set to about 300 ° C., and the fourth section is set as the main heat. Was set to about 360 ° C., and the fifth section was set to about 200 ° C. and the sixth section was set to about 100 ° C. for cooling of the formed solder bumps.
On the other hand, in the wetback apparatus using the infrared heater, the wet bag process is started from the second section, and the second section is set to about 250 ° C. and the third section is set to about 350 ° C. as preheating. As a main heat, the fourth section was set to about 400 ° C., and the fifth section was set to about 300 ° C. for cooling the solder bumps.
In the wetback apparatus, each section is set to an atmosphere having a nitrogen concentration of about 50 ppm, and the semiconductor chip to be wetback processed is moved in each section at intervals of about 60 seconds to perform the wetback processing. Table 6 shows the temperature conditions of the wet back treatment according to the example.

Figure 2004172612
Figure 2004172612

<第1〜第8のバンプの作成>
20μm径で開口したパッド径を有するパッド上に形成された中間金属層(BLM:Ball Limiting Metal)上に、実施例1〜5のはんだ合金材料インク組成物(4pl)を吐出し、室温、真空中で溶媒を除去した後、大気中100℃、10分熱処理してはんだ層を形成した。
その後、形成されたはんだ層上に実施例13〜20のフラックスインク組成物(4pl)を吐出し、表6に示す加熱溶融条件により加熱溶融を行ない、バンプ径20μmのはんだバンプを形成した。
表7に、このように中間金属層上にはんだバンプを形成した8つの例(第1〜8のバンプ)を示す。
<Creation of first to eighth bumps>
The solder alloy material ink compositions (4 pl) of Examples 1 to 5 were discharged onto an intermediate metal layer (BLM: Ball Limiting Metal) formed on a pad having a pad diameter of 20 μm and opened at room temperature and vacuum. After removing the solvent therein, heat treatment was performed in the atmosphere at 100 ° C. for 10 minutes to form a solder layer.
Thereafter, the flux ink compositions (4 pl) of Examples 13 to 20 were discharged onto the formed solder layer and heated and melted under the heating and melting conditions shown in Table 6 to form solder bumps with a bump diameter of 20 μm.
Table 7 shows eight examples (first to eighth bumps) in which solder bumps are thus formed on the intermediate metal layer.

Figure 2004172612
Figure 2004172612

<第9〜第16のバンプの作成>
次に、図5における中間金属層(94)を、前述の導電性接着層形成用インク組成物を用いて形成した後、バンプを作製した。
20μm径で開口したパッド径を有するパッド上に、実施例6〜11の導電性接着層形成用インク組成物(4pl)を吐出し、室温、真空中で溶媒を除去した後、大気中100℃、10分熱処理して導電性接着層を形成した。
その後、前記と同様にはんだ合金材料インク組成物を用いてはんだ層を形成した後、フラックスインク組成物を吐出し、前記と同様にして加熱溶融を行なって、バンプ径20μmのはんだバンプを形成した。
このようにして形成したバンプを、第1〜16のバンプと称する(#1〜#16)。作製したバンプを上から見た略図を図10に示す。
表8に、このように導電性接着層上にはんだバンプを形成した8つの例(第9〜16のバンプ)を示す。
<Creation of 9th to 16th bumps>
Next, after the intermediate metal layer (94) in FIG. 5 was formed using the above-described ink composition for forming a conductive adhesive layer, bumps were prepared.
The ink composition for forming a conductive adhesive layer (4 pl) of Examples 6 to 11 was ejected onto a pad having a pad diameter of 20 μm and the solvent was removed at room temperature in a vacuum. A conductive adhesive layer was formed by heat treatment for 10 minutes.
Then, after forming a solder layer using the solder alloy material ink composition as described above, the flux ink composition was discharged and heated and melted in the same manner as described above to form solder bumps with a bump diameter of 20 μm. .
The bumps thus formed are referred to as first to sixteenth bumps (# 1 to # 16). A schematic view of the produced bumps as seen from above is shown in FIG.
Table 8 shows eight examples (9th to 16th bumps) in which solder bumps are formed on the conductive adhesive layer in this way.

Figure 2004172612
Figure 2004172612

<第17〜第20のバンプの作成(バンプ径;0.5μm〜5μm)>
先ず、実施例6で作製した導電性接着層形成用インク組成物を、インクジェットプリント装置(52)のヘッド(53)(リコー製IPSIO Jet300)の駆動電圧、周波数、パルス幅を変え、5μm、3μm、1μm、0.5μmの開口径を有するパッド上に、それぞれ1pl、0.6pl、0.2pl、0.1pl吐出・積層し、パターニング塗布を行なった。
塗布後、真空中(1torr)、室温、20分という条件で溶媒を除去し、その後、窒素雰囲気中、150℃(ホットプレート上)、2時間の熱処理により導電性接着層を形成した。
<Creation of 17th to 20th bumps (bump diameter: 0.5 μm to 5 μm)>
First, the ink composition for forming a conductive adhesive layer produced in Example 6 was changed to 5 μm, 3 μm by changing the driving voltage, frequency, and pulse width of the head (53) (Ricoh's IPSIO Jet300) of the inkjet printing apparatus (52). On a pad having an opening diameter of 1 μm and 0.5 μm, 1 pl, 0.6 pl, 0.2 pl, and 0.1 pl were discharged and laminated, respectively, and patterning was applied.
After coating, the solvent was removed in vacuum (1 torr) at room temperature for 20 minutes, and then a conductive adhesive layer was formed by heat treatment in a nitrogen atmosphere at 150 ° C. (on a hot plate) for 2 hours.

次に、実施例1で作製したはんだ層形成用インク組成物を、パッド開口径に対応する上記導電性接着層に、それぞれ1pl、0.6pl、0.2pl、0.1plと吐出・積層した。
塗布後、真空中(1torr)、室温、20分という条件で溶媒を除去し、その後、窒素雰囲気中、150℃(ホットプレート上)30分間の熱処理によりはんだ合金材料層を形成した。
Next, the solder layer forming ink composition prepared in Example 1 was discharged and laminated to the conductive adhesive layer corresponding to the pad opening diameter of 1 pl, 0.6 pl, 0.2 pl, and 0.1 pl, respectively. .
After the application, the solvent was removed in vacuum (1 torr) at room temperature for 20 minutes, and then a solder alloy material layer was formed by heat treatment in a nitrogen atmosphere at 150 ° C. (on a hot plate) for 30 minutes.

さらに、実施例14で作製したフラックスインク組成物を、5μm、3μm、1μm・0.5μm径のパッド上に形成された上記はんだ合金材料層の上に、それぞれ1pl、0.6pl、0.2pl、0.1plと吐出・積層した後、表6に示す加熱溶融条件によって加熱溶融を行なって、はんだバンプを形成した。
こうして形成された4種類のはんだバンプの径は、それぞれ5μm、3μm、1μm、0.5μmであった。
この4種類のはんだバンプを、第17〜第20のバンプ(#17〜#20)と称する。
Further, the flux ink composition produced in Example 14 was 1 pl, 0.6 pl, and 0.2 pl on the solder alloy material layer formed on the 5 μm, 3 μm, 1 μm, and 0.5 μm diameter pads, respectively. Then, 0.1 pl was discharged and laminated, and then heat melting was performed under the heat melting conditions shown in Table 6 to form solder bumps.
The diameters of the four types of solder bumps thus formed were 5 μm, 3 μm, 1 μm, and 0.5 μm, respectively.
These four types of solder bumps are referred to as 17th to 20th bumps (# 17 to # 20).

このようにインクジェット方式によれば、微細なパターニングを簡便にかつ短時間で行なうことができ、しかも従来方式では困難とされていた極小径のはんだバンプを形成することができる。
また、はんだ合金材料インク組成物の固型分濃度および吐出量を変えることによって、膜厚を変えることが可能である。
As described above, according to the ink jet method, fine patterning can be performed easily and in a short time, and a solder bump having a very small diameter, which has been difficult in the conventional method, can be formed.
Further, the film thickness can be changed by changing the solid content concentration and the discharge amount of the solder alloy material ink composition.

第17〜第20のバンプ作製例とは異なって、第1〜第8のバンプ作製例のように、はんだ層とフラックス層の形成にはインクジェット方式を用いるが、中間金属層については従来の形成方式を採用することもできる。
このようなやり方によって、インクジェット方式にあまり適さない組成物と、インクジェット方式に適するインク組成物とを組み合わせることによって、バンプを形成することができるため、半導体設計の自由度がひろがることも利点の1つである。
インクジェット方式以外の従来方式としては、印刷法、転写法、ディッピング法、スピンコート法、キャスト法、キャピラリー法、ロールコート法およびバーコート法等が挙げられる。
Unlike the 17th to 20th bump manufacturing examples, as in the 1st to 8th bump manufacturing examples, the ink jet method is used to form the solder layer and the flux layer, but the intermediate metal layer is conventionally formed. A method can also be adopted.
In this way, bumps can be formed by combining a composition that is not very suitable for the ink jet method and an ink composition that is suitable for the ink jet method, so that the degree of freedom in semiconductor design is also one of the advantages. One.
Examples of conventional methods other than the inkjet method include printing methods, transfer methods, dipping methods, spin coating methods, casting methods, capillary methods, roll coating methods, and bar coating methods.

(従来方式によるはんだバンプの作製)
次に、従来方式によってはんだバンプを形成するやり方について説明する。
従来方式による従来用バンプは、図8の(A)〜(E)に示す以下の手順によって、ウエハ(40)の一面(40A)のパッド(41)上に形成される。
すなわち、まず図8の(A)に示すように、ウエハ(40)の一面(40A)に複数形成されたアルミニウム等でなるパッド(41)の周端部をパッシベーション膜(42)で覆い、当該ウエハ(40)の一面(40A)を電気的に保護する。
(Preparation of solder bump by conventional method)
Next, a method of forming solder bumps by a conventional method will be described.
Conventional bumps according to the conventional method are formed on the pad (41) on one surface (40A) of the wafer (40) by the following procedure shown in FIGS.
That is, first, as shown in FIG. 8A, the peripheral end portion of a pad (41) made of aluminum or the like formed on one surface (40A) of the wafer (40) is covered with a passivation film (42). One surface (40A) of the wafer (40) is electrically protected.

次いで、図8の(B)に示すように、ウエハの一面(40A)の各パッド(41)にそれぞれ応じた開口部を有するメタルマスク(図示せず)をこれら各パッド(41)を露出させるようにウエハ(40)の一面(40A)に載置する(又は、各パッド(41)をそれぞれ露出させるようにフォトレジスト膜を形成する)。
続いて、ウエハ(40)をスパッタ装置に装填し、スパッタ法によって前記パッド(41)上に、クロム等でなる接着層(44)と銅等でなるバリアメタル層(45)とを順次積層形成する。こうして形成される接着層(44)とバリアメタル層(45)からなるBLM膜層(46)は、後で形成されるバンプとの密着性を向上させる機能を有するものである。
この後、ウエハ(40)の一面(40A)に載置された前述のメタルマスク(又は、フォトレジスト膜を剥離する)と、当該メタルマスク(又は、フォトレジスト膜)上に積層形成されたBLM膜層(46)を共に除去する。
こうして、ウエハ(40)の一面(40A)の各パッド(41)上には、BLM膜層(16)が積層形成される。
Next, as shown in FIG. 8B, a metal mask (not shown) having an opening corresponding to each pad (41) on one surface (40A) of the wafer is exposed to each pad (41). As described above, the wafer (40) is placed on one surface (40A) (or a photoresist film is formed so that each pad (41) is exposed).
Subsequently, the wafer (40) is loaded into a sputtering apparatus, and an adhesive layer (44) made of chromium or the like and a barrier metal layer (45) made of copper or the like are sequentially stacked on the pad (41) by sputtering. To do. The BLM film layer (46) composed of the adhesive layer (44) and the barrier metal layer (45) formed in this way has a function of improving the adhesion to the bumps to be formed later.
Thereafter, the above-described metal mask (or the photoresist film is peeled off) placed on one surface (40A) of the wafer (40), and the BLM laminated on the metal mask (or photoresist film). The membrane layer (46) is removed together.
Thus, the BLM film layer (16) is laminated on each pad (41) on one surface (40A) of the wafer (40).

次いで、図8(C)に示すように、ウエハ(40)の一面(40A)にフォトレジスト膜(47)を積層形成し、当該フォトレジスト膜(47)を各BLM膜層(46)に応じて露光した後、現像して各BLM膜層(46)を露出させる。 この後、図8(D)に示すように、メッキ法及び蒸着法の手法によってそれぞれウエハ(40)の一面(40A)に鉛及び錫でなるバンプ材料(48)を積層形成する。
次に、ウエハ(40)の一面(40A)に積層形成されたフォトレジスト膜(47)を剥離すると共に、当該フォトレジスト膜(47)上に積層形成されたバンプ材料(48)を除去する。こうして、各BLM膜層(46)上にはそれぞれバンプ材料(48)が積層形成される。
なお、該従来例においては、各BLM膜層(46)上にメッキ法によってバンプ材料(48)が積層形成されたウエハ(40)として、例えば田中貴金属販売株式会社製のものを、また、各BLM膜層(46)上に蒸着法によってバンプ材料(48)が積層形成されたウエハ(40)として、例えば日本IBM株式会社製のものを用いて、実験を行なった。
Next, as shown in FIG. 8C, a photoresist film (47) is formed on one surface (40A) of the wafer (40), and the photoresist film (47) is formed according to each BLM film layer (46). After the exposure, development is performed to expose each BLM film layer (46). Thereafter, as shown in FIG. 8D, a bump material (48) made of lead and tin is laminated on one surface (40A) of the wafer (40) by a plating method and a vapor deposition method, respectively.
Next, the photoresist film (47) laminated on one surface (40A) of the wafer (40) is peeled off, and the bump material (48) laminated on the photoresist film (47) is removed. Thus, the bump material (48) is laminated on each BLM film layer (46).
In the conventional example, as a wafer (40) in which a bump material (48) is formed by lamination on each BLM film layer (46), for example, a product manufactured by Tanaka Kikinzoku Co., Ltd. An experiment was performed using, for example, a product manufactured by Japan IBM Corporation as a wafer (40) in which a bump material (48) was formed by vapor deposition on the BLM film layer (46).

続いて、図8(E)に示すように、メッキ法及び蒸着法の手法によって各BLM膜層(46)上にそれぞれバンプ材料(48)が形成されたウエハ(40)の一面(40A)に、フラックス(図示せず)として例えば千住金属工業株式会社製のデルタラツクス530(製品名)を塗布する。なお、このフラックスは、6インチウエハ1枚に対して5.0〜6.0g程度となるように塗布されている。
次いで、窒素(N)ソルダ加熱溶融装置(図示せず)として、例えば株式会社大和製作所製のN Solder Reflow System NRY−101V6LV(製品名)を用いて、当該Nソルダ加熱溶融装置内部の25〜30ppm程度の酸素(O)濃度を有する窒素雰囲気中において、ウエハ(40)の各BLM膜層(46)上にそれぞれ形成されたバンプ材料(48)を加熱溶融する。
このようにして、バンプ材料(48)は溶融して鉛と錫とが合成され、球形状でなる従来用バンプ(48A)が形成される。
これらの作製過程を図14(A)〜(D)に簡単に示す。
Subsequently, as shown in FIG. 8E, on one surface (40A) of the wafer (40) on which the bump material (48) is formed on each BLM film layer (46) by the plating method and the evaporation method. As a flux (not shown), for example, Delta Lux 530 (product name) manufactured by Senju Metal Industry Co., Ltd. is applied. In addition, this flux is apply | coated so that it may become about 5.0-6.0g with respect to one 6-inch wafer.
Then, nitrogen as (N 2) solder heating and melting device (not shown), for example using Daiwa Seisakusho N 2 Solder Reflow System NRY-101V6LV ( product name), internal the N 2 solder heating and melting device In a nitrogen atmosphere having an oxygen (O 2 ) concentration of about 25 to 30 ppm, the bump material (48) formed on each BLM film layer (46) of the wafer (40) is heated and melted.
In this manner, the bump material (48) is melted to synthesize lead and tin to form a conventional bump (48A) having a spherical shape.
These manufacturing processes are simply shown in FIGS.

なお、表6及び図7の温度プロファイルに示すように、このNソルダ加熱溶融装置では、内部に第1ゾーンから第6ゾーンまでの設定温度の異なる6つのゾーンを有し、これら各ゾーンはそれぞれホットプレート又は赤外(IR)ヒータによって所定の温度に設定されている。
また、このNソルダ加熱溶融装置では、ウエハ(40)を各第1〜第6ゾーン内でそれぞれ所定時間停止させ、当該ウエハ(40)をそれぞれの設定温度によって加熱する。
ここで、まずこのNソルダ加熱溶融装置においてホットプレートを用いて温度設定した場合、第1ゾーンを100℃程度に設定して第2のゾーンを150℃程度に設定し、続く第3ゾーンを250℃程度に設定してウエハ(40)のパッド(41)上に形成されたバンプ材料(48)を段階的に加熱する。
また第4ゾーンを350℃程度に設定して当該第4ゾーンにおいてウエハ(40)のBLM膜層(46)上のバンプ材料(48)を加熱溶融する。
さらに、第5ゾーンを200℃程度に設定すると共に、第6ゾーンを100℃程度に設定して、ウエハ(40)のBLM膜層(46)上において加熱溶融されたバンプ材料(48)を段階的に冷却し、当該ウエハ(40)の各パッド(41)上にそれぞれBLM膜層(46)を介して従来用バンプ(48A)を形成する。
In addition, as shown in the temperature profile of Table 6 and FIG. 7, this N 2 solder heating and melting apparatus has six zones with different set temperatures from the first zone to the sixth zone inside each of these zones. Each is set to a predetermined temperature by a hot plate or an infrared (IR) heater.
In this N 2 solder heating and melting apparatus, the wafer (40) is stopped for a predetermined time in each of the first to sixth zones, and the wafer (40) is heated at each set temperature.
Here, when the temperature is first set using a hot plate in the N 2 solder heating and melting apparatus, the first zone is set to about 100 ° C., the second zone is set to about 150 ° C., and the subsequent third zone is set to The bump material (48) formed on the pad (41) of the wafer (40) is set to about 250 ° C. and heated stepwise.
The fourth zone is set to about 350 ° C., and the bump material (48) on the BLM film layer (46) of the wafer (40) is heated and melted in the fourth zone.
Further, the fifth zone is set to about 200 ° C., and the sixth zone is set to about 100 ° C., and the bump material (48) heated and melted on the BLM film layer (46) of the wafer (40) is stepped. Then, a conventional bump (48A) is formed on each pad (41) of the wafer (40) via a BLM film layer (46).

一方、このNソルダ加熱溶融装置において赤外ヒータを用いて温度設定した場合、第1ゾーンを150℃程度に設定して第2のゾーンを250℃程度に設定し、続く第3ゾーンを350℃程度に設定してウエハ(40)のBLM膜層(46)上に形成されたバンプ材料(48)を段階的に加熱する。
また第4ゾーンを400℃程度に設定して当該第4ゾーンにおいてウエハ(40)のBLM膜層(46)上のバンプ材料(48)を加熱溶融する。
さらに、第5ゾーンを350℃程度に設定すると共に、第6ゾーンを250℃程度に設定してウエハ(40)のBLM膜層(46)上において加熱溶融されたバンプ材料(48)を段階的に冷却し、当該ウエハ(40)の各パッド(41)上にそれぞれBLM膜層(46)を介して従来用バンプ(48A)を形成する。
なお、このNソルダ加熱溶融装置における各第1〜第6ゾーン毎のウエハ(40)の停止時間は、第1ゾーンでは30秒程度とし、第2ゾーンでは40秒程度とし、続く第3ゾーンでは50秒程度とする。また第4ゾーン及び第5ゾーンでは40秒程度とし、続く第6ゾーンでは60秒程度とする。
On the other hand, when the temperature is set using an infrared heater in this N 2 solder heating and melting apparatus, the first zone is set to about 150 ° C., the second zone is set to about 250 ° C., and the subsequent third zone is set to 350 ° C. The bump material (48) formed on the BLM film layer (46) of the wafer (40) is heated stepwise by setting the temperature to about 0 ° C.
Further, the fourth zone is set to about 400 ° C., and the bump material (48) on the BLM film layer (46) of the wafer (40) is heated and melted in the fourth zone.
Further, the fifth zone is set to about 350 ° C., and the sixth zone is set to about 250 ° C., and the bump material (48) heated and melted on the BLM film layer (46) of the wafer (40) is stepwise. The conventional bump (48A) is formed on each pad (41) of the wafer (40) through the BLM film layer (46).
In this N 2 solder heating and melting apparatus, the stop time of the wafer (40) for each of the first to sixth zones is about 30 seconds in the first zone, about 40 seconds in the second zone, and the third zone that follows. Then, it is about 50 seconds. In the fourth and fifth zones, the time is about 40 seconds, and in the subsequent sixth zone, the time is about 60 seconds.

また、従来用バンプ(48A)を形成する方法として、メッキ法及び蒸着法に加え、はんだディップ法の手法も用いた。
このはんだディップ法の場合には、パッド(41)上にBLM膜層(46)が積層形成されたウエハ(40)の一面(40A)のパッシベーション膜(42)上にソルダレジスト膜(47)を積層形成する。
この後、ウエハ(40)の一面(40A)にフラックスとして、例えば千住金属工業株式会社製のデルタラツクス530(製品名)を塗布する。
Further, as a method for forming the conventional bump (48A), a solder dipping method was used in addition to the plating method and the vapor deposition method.
In the case of this solder dipping method, a solder resist film (47) is formed on the passivation film (42) on one surface (40A) of the wafer (40) in which the BLM film layer (46) is laminated on the pad (41). Laminate.
Thereafter, for example, Delta Lux 530 (product name) manufactured by Senju Metal Industry Co., Ltd. is applied as a flux to one surface (40A) of the wafer (40).

次に、バンプ材料(48)の鉛及び錫の重量全体を100%とした場合、鉛の重量を90〜98%の任意の割合となるように予め選定すると共に、錫の重量を鉛の重量に応じて10〜2%の任意の割合となるように予め選定し、これら鉛及び錫(バンプ材料(48))を380℃程度の温度で溶融させてディップ槽中に入れる。
次いで、ディップ槽中の溶融された鉛及び錫にウエハ(40)を浸漬し、当該ウエハ(40)の各パッド(41)上にそれぞれ積層形成されたBLM膜層(46)上に溶融した鉛及び錫を形成する。
このようにして、各BLM膜層(46)上にはそれぞれ溶融した鉛及び錫の表面張力とフラックスの作用とによって球状にまとまり、従来用バンプ(48A)が形成される。
Next, when the total weight of lead and tin of the bump material (48) is 100%, the weight of lead is preselected so as to be an arbitrary ratio of 90 to 98%, and the weight of tin is set to the weight of lead. The lead and tin (bump material (48)) are melted at a temperature of about 380 ° C. and placed in a dip tank.
Next, the wafer (40) is immersed in the molten lead and tin in the dip tank, and the molten lead is formed on the BLM film layer (46) formed on each pad (41) of the wafer (40). And forming tin.
In this way, the conventional bumps (48A) are formed on the respective BLM film layers (46) in a spherical shape by the surface tension of the molten lead and tin and the action of the flux.

このようにして、メッキ法、蒸着法及びはんだディップ法の手法によってそれぞれ従来用バンプ(48A)が形成されたウエハ(40)を、まず50℃程度の温度にしたグリコール系洗浄剤として、例えば旭化成工業株式会社製のエリーズ M9000(製品名)中に浸漬して20分間程度揺すって洗浄した。
次いで、ウエハ(40)を室温と同じ程度の温度にした洗浄剤として、例えば関東化学株式会社製の2−プロパノール(イソプロパノール)に浸漬して10分間程度揺すって洗浄した。このようにして、ウエハ(40)のパッシベーション膜(42)上に残存するフラックスを洗浄した。
かくしてウエハ(40)の各パッド(41)上に従来用バンプ(48A)を完成した。
メッキ法、蒸着法及びはんだディップ法の手法によって形成されたはんだバンプを、第1従来用バンプ、第2従来用バンプおよび第3従来用バンプとそれぞれ称することとする。
In this way, the glycol (40) having the conventional bumps (48A) formed by the plating method, the vapor deposition method and the solder dipping method is first brought to a temperature of about 50 ° C., for example, Asahi Kasei. It was immersed in Elise M9000 (product name) manufactured by Kogyo Co., Ltd., and washed by shaking for about 20 minutes.
Next, the wafer (40) was immersed in 2-propanol (isopropanol) manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd. as a cleaning agent having a temperature about the same as room temperature, and washed by shaking for about 10 minutes. In this way, the flux remaining on the passivation film (42) of the wafer (40) was cleaned.
Thus, a conventional bump (48A) was completed on each pad (41) of the wafer (40).
The solder bumps formed by the plating method, the vapor deposition method and the solder dipping method will be referred to as a first conventional bump, a second conventional bump and a third conventional bump, respectively.

(実施例と従来例のはんだバンプの特性)
インクジェット方式によって形成された本発明のはんだバンプ(第1〜第16のバンプ)と、従来方式によって形成されたはんだバンプ(第1従来用バンプ、第2従来用バンプ、第3の従来用バンプ)とを、バンプの外観、バンプの断面の観察、機械的強度試験、洗浄性試験および実際にウエハ(40)から切断分離してなるICチップを配線基板上に実装した場合の信頼性試験によって比較した。
(Characteristics of Example and Conventional Solder Bump)
Solder bumps (first to sixteenth bumps) of the present invention formed by an inkjet method and solder bumps formed by a conventional method (first conventional bump, second conventional bump, third conventional bump) Are compared by a reliability test when an IC chip that is actually cut and separated from the wafer (40) is mounted on a wiring board. did.

まず、はんだバンプの外観については、金属顕微鏡として、株式会社ニコン製のOPTIPHOT XUW−M(製品名)を用いて、40倍に拡大したバンプの外観を目視観察した。
また、はんだバンプの断面については、電子顕微鏡(以下、これをSEMと呼ぶ)として、日本電子株式会社製のSCANNING MICROSCOPE JSM−5300LU(製品名)を用いて、1000〜3000倍に拡大したバンプの外観及びバンプの断面を観察した。
その結果を表9に示す。
First, about the external appearance of the solder bump, the external appearance of the bump expanded 40 times was visually observed using OPTIPHOT XUW-M (product name) manufactured by Nikon Corporation as a metal microscope.
Moreover, about the cross section of a solder bump, the electron microscope (Hereafter, this is called SEM) is used. The appearance and the cross section of the bump were observed.
The results are shown in Table 9.

はんだバンプの機械的強度試験については、強度試験機として、株式会社レスカ製のPULL TESTER TYPE PTR−01(製品名)を用いて、Y distance 0.2mm、Speed 0.1−1.0mm/s、0.1、Locationμ、5の条件において、バンプに対するシエアー試験及び引っ張り強度試験を行なった。
まず、シエアー試験においては、ウエハ(40)の厚み方向に対して直交する方向からバンプの所定位置に力を加え、当該バンプが千切れるときの強度を測定した。
また、引っ張り強度試験においては、ウエハ(40)の一面(40A)から離れる方向にバンプを引っ張り、当該バンプがパッド(41)(第1〜第16のバンプの場合)又はBLM膜層(46)(従来用バンプ(48A)の場合)から剥がれるときの強度を測定した。
その結果を表9に示す。
For the mechanical strength test of the solder bump, a PULL TESTER TYPE PTR-01 (product name) manufactured by Reska Co., Ltd. was used as a strength tester, and Y distance 0.2 mm, Speed 0.1-1.0 mm / s. , 0.1, Location μ, and 5, a shear test and a tensile strength test were performed on the bumps.
First, in the shear test, a force was applied to a predetermined position of the bump from a direction orthogonal to the thickness direction of the wafer (40), and the strength when the bump was torn off was measured.
In the tensile strength test, the bump is pulled away from the one surface (40A) of the wafer (40), and the bump is the pad (41) (in the case of the first to sixteenth bumps) or the BLM film layer (46). The strength at the time of peeling from the conventional bump (48A) was measured.
The results are shown in Table 9.

洗浄性試験については、バンプ形成時にフラックスが用いられる従来方式によって形成された従来用バンプ(48A)にのみ行なった。
すなわち、洗浄性試験では、フラックスを洗浄した後、ウエハ(40)のパッシベーション膜(42)上に残存するフラックス等(以下、これを残渣物と呼ぶ)の有無を観察した。
残渣物の観察には金属顕微鏡として、例えば株式会社ニコン製のOPTIPHOT XUW−M(製品名)を用い40倍に拡大して観察し、SEMとして日本電子株式会社製のSCANNING MICROSCOPE JSM−5300LU(製品名)を用いて1000〜3000倍に拡大して観察した。
The detergency test was performed only on the conventional bump (48A) formed by the conventional method in which flux is used at the time of bump formation.
That is, in the cleaning test, after the flux was cleaned, the presence or absence of flux or the like (hereinafter referred to as a residue) remaining on the passivation film (42) of the wafer (40) was observed.
For observation of the residue, as a metallographic microscope, for example, OPTIPHOT XUW-M (product name) manufactured by Nikon Co., Ltd. was used and magnified 40 times, and as SEM, SCANING MICROSCOPE JSM-5300LU (product manufactured by JEOL Ltd.) Name) was used to observe 1000 to 3000 times magnification.

信頼性試験については、冷熱衝撃プログラム試験、イオンマイグレーション試験及び高温保持試験の3種類の試験を行なった。
先ず、冷熱衝撃プログラム試験については、冷熱衝撃試験装置として、タバイエスペック株式会社製のESPEC THERMAL SHOCK CHAMBER TSB−2、又はTSV−40st(製品名)を用いて、当該装置内部の雰囲気温度を−30〜150℃の範囲でサイクル的に変化させ、この装置内部においてバンプとパッド(41)との接合部分のクラック発生の有無を確認した。
なお、この冷熱衝撃試験装置は、内部を1時間程度ほぼ−30℃の温度に保ち、この後、30分程度の時間をかけてほぼ150℃の温度まで昇温させ、この150℃程度の温度をほぼ1時間程度保ち、さらにこの後、30分程度の時間をかけて−30℃程度の温度まで降温させるように、3時間をかけて1サイクルの温度変化を順次繰り返すようにして、用いるものである。
For the reliability test, three types of tests were conducted: a thermal shock program test, an ion migration test, and a high temperature holding test.
First, for the thermal shock program test, using the ESPEC THERMAL SHOCK CHAMBER TSB-2 or TSV-40st (product name) manufactured by Tabai Espec Co., Ltd. as the thermal shock test apparatus, the atmospheric temperature inside the apparatus is set to -30. It was changed cyclically in the range of ˜150 ° C., and whether or not cracks were generated at the joint portion between the bump and the pad (41) was confirmed inside the apparatus.
In this thermal shock test apparatus, the inside is kept at a temperature of about −30 ° C. for about 1 hour, and then the temperature is raised to a temperature of about 150 ° C. over a period of about 30 minutes. Is used for about 1 hour, and after that, the temperature change of one cycle is repeated over 3 hours so that the temperature is lowered to about −30 ° C. over about 30 minutes. It is.

また、イオンマイグレーション試験では、イオンマイグレーション試験機として、楠本化成株式会社製のイオンマイグレーション計測システムSIR10(製品名)を用いて、予め所定の温度及び湿度に設定された高温高湿下においてICチップの各パッド(41)上に形成されたバンプのうち、隣り合うバンプに電界をかけ、陰極側に析出する金属イオンによって生じるこれら隣り合うバンプの短絡の有無を確認した。   Further, in the ion migration test, an ion migration measurement system SIR10 (product name) manufactured by Enomoto Kasei Co., Ltd. is used as an ion migration tester, and the IC chip is used under a high temperature and high humidity set in advance to a predetermined temperature and humidity. Of the bumps formed on each pad (41), an electric field was applied to adjacent bumps, and the presence or absence of a short circuit between these adjacent bumps caused by metal ions deposited on the cathode side was confirmed.

さらに、高温保持試験では、高温保持試験機として、株式会社アドバンテスト製の恒温恒湿槽(製品名)を用いて、120℃及び210℃の各温度に保持された雰囲気中におけるバンプとBLM膜層(46)との相互拡散によるBLM膜層(46)の劣化の状態を測定した。   Furthermore, in the high temperature holding test, a bump and BLM film layer in an atmosphere held at 120 ° C. and 210 ° C. using a constant temperature and humidity chamber (product name) manufactured by Advantest Co., Ltd. as a high temperature holding tester. The state of deterioration of the BLM film layer (46) due to mutual diffusion with (46) was measured.

以上説明した各種試験によって得られた結果について説明する。
表9に、インクジェット方式によって形成された本発明の第1〜第3のはんだバンプと、従来方式によって形成された第1〜第3従来用バンプについて行なった試験結果を示すが、本発明の第4〜第16のはんだバンプについても第1〜第3のはんだバンプと同じ結果が得られた。
The results obtained by the various tests described above will be described.
Table 9 shows the test results of the first to third solder bumps of the present invention formed by the ink jet method and the first to third conventional bumps formed of the conventional method. The same results as those of the first to third solder bumps were obtained for the fourth to sixteenth solder bumps.

表9に示されるように、まず、金属顕微鏡による観察において、従来用バンプでは表面が黒化しており、異形バンプ及び飛散バンプが多数発生し、これら異形バンプ及び飛散バンプ等によって隣り合う従来用バンプ(48A)同士が接触する等してブリッジも発生する。
従来用バンプについて、図9(A)及びその図9(A)を拡大した図9(B)及び図9(C)に基づいて具体的に説明すると、ウエハ(40)の各パッド(41)上にそれぞれ形成された従来用バンプ(48A)の周辺部には、それぞれ複数の飛散バンプ(60)が発生し、さらに当該飛散バンプ(60)と接触してなる異形バンプ(61)が観察される。
これに対して本発明の第1〜第16のバンプでは、表面に光沢を有すると共に理想的な球形状でなり、表面性及び形状が良好な状態が観察される。
As shown in Table 9, first, in the observation with a metal microscope, the surface of the conventional bump is blackened, and a large number of deformed bumps and scattered bumps are generated. (48A) A bridge is also generated by contact of each other.
The conventional bump will be specifically described with reference to FIG. 9A and FIGS. 9B and 9C which are enlarged views of FIG. 9A. Each pad (41) of the wafer (40) is described below. A plurality of scattering bumps (60) are generated in the peripheral portions of the conventional bumps (48A) formed thereon, respectively, and a deformed bump (61) in contact with the scattering bumps (60) is observed. The
On the other hand, in the first to sixteenth bumps of the present invention, the surface is glossy and has an ideal spherical shape, and a good surface property and shape are observed.

Figure 2004172612
Figure 2004172612

一方、SEMによる観察では、第1〜第3の各従来用バンプの断面を観察すると、従来用バンプ(48A)内部のボイド及びクラックが多数確認されると共に、これらボイド及びクラックによる異形バンプが多数確認される。
また、ウエハ(40)のパッド(41)上のBLM膜層(46)と従来用バンプ(48A)とが粗相互拡散して、当該BLM膜層(46)の劣化が確認される。
すなわち、図11(A)〜(C)に示すように、ウエハ(40)のパッド(41)上のBLM膜層(46)上に形成されたバンプ材料(48)(図11(A))を加熱溶融すると、本来従来用バンプ(48A)は球形状となる(図11(B))。
ところがバンプ材料(48)の鉛及び錫の配合量にばらつきが生じていると、これら鉛と錫との合成が不均一となり、ボイド(65)及びクラック(66)が生じると共に飛散バンプ(60)が発生する。
これに対して本発明の第1〜第16のバンプでは、内部にボイド(65)及びクラック(66)は発生せず、ウエハ(40)のパッド(41)上に良好に固着されている。
On the other hand, in the observation by SEM, when the cross section of each of the first to third conventional bumps is observed, many voids and cracks inside the conventional bump (48A) are confirmed, and many irregular bumps due to these voids and cracks are found. It is confirmed.
Further, the BLM film layer (46) on the pad (41) of the wafer (40) and the conventional bump (48A) are coarsely interdiffused, and the deterioration of the BLM film layer (46) is confirmed.
That is, as shown in FIGS. 11A to 11C, the bump material 48 formed on the BLM film layer 46 on the pad 41 of the wafer 40 (FIG. 11A). When this is heated and melted, the conventional bump (48A) originally becomes spherical (FIG. 11B).
However, if the blending amounts of lead and tin in the bump material (48) vary, the synthesis of the lead and tin becomes non-uniform, resulting in voids (65) and cracks (66) and scattered bumps (60). Will occur.
On the other hand, in the first to sixteenth bumps of the present invention, voids (65) and cracks (66) are not generated inside, and are firmly fixed on the pads (41) of the wafer (40).

次に強度試験結果について述べる。
まずシェアー試験では、第1〜第3の従来用バンプは5kg程度の力で千切れする。これに対して本発明の第1〜第16のバンプにおいては、5kg程度の力で千切れは起きないで、10kg程度の力で初めて千切れする。
一方、引っ張り試験では、第1〜第3の従来用バンプは500kg程度の力でBLM膜層(46)から剥がれるが、これに対して本発明の第1〜第16のバンプは1600kg程度の力で初めてパッド(41)から剥がれる。
Next, the strength test results will be described.
First, in the shear test, the first to third conventional bumps are broken by a force of about 5 kg. On the other hand, in the first to sixteenth bumps of the present invention, no breaking occurs with a force of about 5 kg, and for the first time with a force of about 10 kg.
On the other hand, in the tensile test, the first to third conventional bumps peel from the BLM film layer (46) with a force of about 500 kg, whereas the first to sixteenth bumps of the present invention have a force of about 1600 kg. It will be peeled off from the pad (41) for the first time.

なお、シエアー試験においては、予めバンプが千切れるときの力が8kg以上の場合には規格内とし、これより小さい力(8kg未満)の場合には規格外と定められている。
また引っ張り試験においては、予めバンプがBLM膜層(46)又はパッド(41)から剥がれるときの力が1200kg以上の場合には規格内とし、これより小さい力(1200kg未満)の場合には規格外と定められている。
したがって、第1〜第3の従来用バンプはシェアー試験及び引っ張り試験において共に規格外となり、本発明の第1〜第16のバンプはシェアー試験及び引っ張り試験において共に規格内となる。
なお、本発明の第17〜第20のバンプについて行なった引っ張り試験とシエアー試験を、20μm径に於いての規格をシエアー8kg、引っ張り1200kgと仮に設定して行ない、その結果は、表10に示すとおりである。
In the shear test, when the force when the bump is torn off is 8 kg or more, it is within the standard, and when the force is less than this (less than 8 kg), it is determined that the standard is out of standard.
Also, in the tensile test, when the force when the bump is peeled off from the BLM film layer (46) or the pad (41) is 1200 kg or more in advance, it is within the standard, and when the force is less than this (less than 1200 kg), it is out of standard. It is stipulated.
Therefore, the first to third conventional bumps are both out of the standard in the shear test and the tensile test, and the first to sixteenth bumps of the present invention are both in the standard in the shear test and the tensile test.
In addition, the tensile test and shear test performed on the 17th to 20th bumps of the present invention were performed by setting the standard at 20 μm diameter as 8 kg shear and 1200 kg tensile. The results are shown in Table 10. It is as follows.

Figure 2004172612

また、第17〜第20のバンプのシエアー強度と引っ張り強度以外の試験結果については、第1〜第16のバンプの結果と同様に良好であった。
Figure 2004172612

Further, the test results other than the shear strength and tensile strength of the 17th to 20th bumps were as good as the results of the 1st to 16th bumps.

洗浄性試験において、第1〜第3の従来用バンプの周囲には、加熱溶融によって黒く焦げたようなフラックスの残渣物(以下、これを黒色残渣物と呼ぶ)が観察されると共に、バンプ材料(48)の鉛及び錫とフラックスに含まれる有機酸系化合物との化学反応によって生成されるものと考えられる有機鉛及び有機錫とでなる白色残渣物が観察される。
すなわち、図12、図13及び図15に示すように、第1〜第3の従来用バンプの周囲には多数の黒色残渣物(80)が発生していると共に(図12)、ウエハ(40)のパッシベーション膜(42)上には多数の白色残渣物(81)が発生しており(図13)、これら黒色残渣物(80)及び白色残渣物(81)はウエハ(40)の洗浄では除去しきれずに残存する。
In the detergency test, a flux residue (hereinafter referred to as a black residue) that is burnt black by heating and melting is observed around the first to third conventional bumps, and the bump material. A white residue composed of organic lead and organic tin, which is considered to be generated by a chemical reaction between lead and tin of (48) and an organic acid compound contained in the flux, is observed.
That is, as shown in FIGS. 12, 13, and 15, a large number of black residues (80) are generated around the first to third conventional bumps (FIG. 12) and the wafer (40). A large number of white residues (81) are generated on the passivation film (42) (FIG. 13), and these black residues (80) and white residues (81) are not cleaned in the cleaning of the wafer (40). It remains without being removed.

また、信頼性試験の1つである冷熱衝撃プログラム試験では、第1〜第3の従来用バンプの場合、試験開始から500サイクルにおいてこれら第1〜第3の従来用バンプとBLM膜層(46)との接合部分にクラックが発生する。
これに対して本発明の第1〜第16のバンプの場合、試験開始から予め定められた規格の1000サイクルを経過しても、バンプと中間金属層あるいは導電性接着層との接合部分にはクラックは発生せず、バンプと中間金属層あるいは導電性接着層とが固着している。
In the thermal shock program test, which is one of the reliability tests, in the case of the first to third conventional bumps, the first to third conventional bumps and the BLM film layer (46) in 500 cycles from the start of the test. ) Cracks occur at the joints.
On the other hand, in the case of the first to sixteenth bumps of the present invention, even if 1000 cycles of a predetermined standard have passed since the start of the test, there is no contact between the bump and the intermediate metal layer or the conductive adhesive layer. Cracks do not occur, and the bump and the intermediate metal layer or the conductive adhesive layer are fixed.

信頼性試験の1つであるイオンマイグレーション試験では、第1〜第3の従来用バンプの場合、試験開始から500時間程度経過した後、隣り合うバンプ同士が短絡する。
これに対して本発明の第1〜第16のバンプの場合、試験開始から予め定められた規格の1000時間を経過しても隣り合うバンプ同士は短絡せず、ウエハ(40)の各パッド(41)上に形成された当初の状態を維持している。
In the ion migration test which is one of the reliability tests, in the case of the first to third conventional bumps, adjacent bumps are short-circuited after about 500 hours have elapsed from the start of the test.
On the other hand, in the case of the first to sixteenth bumps of the present invention, adjacent bumps are not short-circuited even after elapse of 1000 hours of a predetermined standard from the start of the test, and each pad ( 41) The original state formed above is maintained.

さらに、信頼性試験の1つである高温保持試験においては、第1〜第3の従来用バンプの場合、まず120℃程度の温度では試験開始から500時間程度経過した後、これら第1〜第3の従来用バンプとBLM膜層(46)とが相互拡散して当該BLM膜層(46)が劣化する。
このため、BLM膜層(46)はこれら第1〜第3の従来用バンプとウエハ(40)の各パッド(41)とを固着させる所定の強度を維持し難くなる。一方、210℃程度の温度では試験開始から100時間程度経過した後、上述と同様にこれら第1〜第3の従来用バンプとBLM膜層(46)とが相互拡散する。
したがって、この場合もBLM膜層(46)は第1〜第3の従来用バンプとウエハ(40)の各パッド(41)とを固着させる所定の強度を維持し難くなる。
これに対して本発明の第1〜第16のバンプの場合には、120℃及び210℃の各温度において試験開始から予め定められた規格の1000時間を経過してもこれら第1〜第16のバンプとBLM膜層とが相互拡散せず、バンプはウエハ(40)の各パッド(41)上に固着されている。
Further, in the high temperature holding test which is one of the reliability tests, in the case of the first to third conventional bumps, first, after about 500 hours have elapsed from the start of the test at a temperature of about 120 ° C., these first to first bumps are used. No. 3 conventional bump and the BLM film layer (46) are interdiffused to deteriorate the BLM film layer (46).
For this reason, it becomes difficult for the BLM film layer (46) to maintain a predetermined strength for fixing the first to third conventional bumps and the pads (41) of the wafer (40). On the other hand, after about 100 hours have passed from the start of the test at a temperature of about 210 ° C., the first to third conventional bumps and the BLM film layer (46) mutually diffuse as described above.
Accordingly, in this case as well, it is difficult for the BLM film layer (46) to maintain a predetermined strength for fixing the first to third conventional bumps and the pads (41) of the wafer (40).
On the other hand, in the case of the first to sixteenth bumps of the present invention, these first to sixteenth to sixteenth even after elapse of 1000 hours of a predetermined standard from the start of the test at each temperature of 120 ° C and 210 ° C. The bump and the BLM film layer do not mutually diffuse, and the bump is fixed on each pad (41) of the wafer (40).

本発明によるバンプ形成方法と従来方式によるバンプ形成方法とを従来した結果を表11に示し、後に具体的に説明する。   The conventional results of the bump forming method according to the present invention and the conventional bump forming method are shown in Table 11 and will be described in detail later.

Figure 2004172612
Figure 2004172612

まずバンプの形成工程における廃液処理については、従来方式によるバンプ形成方法ではバンプ材料形成工程に対し廃液処理が必要であると共に、バンプ材料を加熱溶融した後、フラックスの洗浄工程においても大量の廃液が生じて、廃液処理が重要となる。
これに対して、本発明のバンプ形成方法では、フラックスの使用量がインクジェット方式で吐出される量だけの非常に少ないため、洗浄工程に用いられる有機溶剤等の廃液を処理する廃液処理設備が容易に構成すること、あるいは不要にすることができ、バンプの形成工程を簡易にすることができる。
First, with regard to the waste liquid treatment in the bump formation process, the conventional bump formation method requires waste liquid treatment for the bump material formation process, and after the bump material is heated and melted, a large amount of waste liquid is also produced in the flux cleaning process. As a result, waste liquid treatment becomes important.
On the other hand, in the bump forming method of the present invention, the amount of flux used is very small, that is, the amount ejected by the ink jet method, so that waste liquid treatment equipment for treating waste liquid such as organic solvents used in the cleaning process is easy. The bump forming process can be simplified.

また、バンプの形成工程については、従来方式ではBLM膜層形成工程及びバンプ材料形成工程が必要であると共に、BLM膜層形成工程及びバンプ材料形成工程にはそれぞれフォトレジスト膜(47)の形成工程及びフォトレジスト膜(47)の剥離工程が必要である。したがって、バンプの形成工程は煩雑であると共に多大な作業時間を必要とする。
これに対して、本発明のバンプ形成方法では、従来方式のような上述した各工程を必要とせず、バンプの形成工程が簡易である
As for the bump forming process, the conventional method requires a BLM film layer forming process and a bump material forming process, and the BLM film layer forming process and the bump material forming process respectively include a photoresist film (47) forming process. And a step of removing the photoresist film (47) is necessary. Therefore, the bump formation process is complicated and requires a lot of work time.
In contrast, the bump forming method of the present invention does not require the above-described steps as in the conventional method, and the bump forming step is simple.

さらに、ウエハの各パッド上に形成されたバンプの均一性を従来すると、従来方式ではBLM膜層(46)上に形成されたバンプ材料(48)の鉛及び錫の配合量にばらつきが生じる場合がある。
このため、ウエハ(40)の各パッド(41)上にそれぞれ形成された従来用バンプ(48A)は高さ及び形状にばらつきが生じる。
これに対して、本発明ではインクジェット方式によって、均一に制御可能な吐出量のインクが塗布されるために、形成されるバンプの形状と大きさは精確なものとなり、ウエハの各パッド上にそれぞれ形成されたバンプは、ほぼ均一な高さ及び形状となる。
Furthermore, when the uniformity of the bumps formed on each pad of the wafer is conventional, there is a variation in the amount of lead and tin in the bump material (48) formed on the BLM film layer (46) in the conventional method. There is.
For this reason, the conventional bumps (48A) formed on the pads (41) of the wafer (40) vary in height and shape.
On the other hand, in the present invention, ink of a uniformly controllable discharge amount is applied by the ink jet method, so that the shape and size of the bumps to be formed are accurate, and each is formed on each pad of the wafer. The formed bump has a substantially uniform height and shape.

さらに、ウエハ(40)の各パッド(41)上に形成されたバンプの歩留りを従来すると、従来方式では、従来用バンプ(48A)の高さ及び形状にばらつきが生じていると共に、当該従来用バンプ(48A)内部にボイド及びクラックが発生する。このため、従来的歩留りが良い場合でも90%程度の歩留りとなる。
これに対して、本発明のバンプ形成方法では、インクジェット方式により均一な吐出量のインクが塗布され、正確な大きさのバンプが形成することにより、ほぼ100%の歩留りとすることができる。
Further, when the yield of the bumps formed on each pad (41) of the wafer (40) is conventionally, in the conventional method, the height and shape of the conventional bump (48A) are varied, and the conventional method is used. Voids and cracks are generated inside the bump (48A). For this reason, even if the conventional yield is good, the yield is about 90%.
On the other hand, in the bump forming method of the present invention, a uniform discharge amount of ink is applied by an ink jet method, and an accurate size bump is formed, so that the yield can be almost 100%.

また、バンプの形成における経済性を比較すると、従来方式においては、BLM膜層形成工程及びバンプ材料形成工程におけるフォトレジスト膜(47)の剥離工程において、それぞれウエハ(40)の一面(40A)に積層形成されたBLM膜層(46)及びバンプ材料(48)の重量全体に対して99%以上のBLM膜層(46)及びバンプ材料(48)が除去され、1%に満たないBLM膜層(46)及びバンプ材料(48)しか用いらず、コストが高くなる。
これに対して、本発明のバンプ形成方法では、インクジェット方式により少量の吐出量のインクが塗布され、塗布された材料の全てがバンプ形成に使用されるので、従来方式によるバンプ形成方法に比べて経済性が格段的に向上する。
Also, comparing the economics of bump formation, in the conventional method, in the BLM film layer forming step and the bump material forming step, the photoresist film (47) peeling step is performed on one surface (40A) of the wafer (40). 99% or more of the BLM film layer (46) and the bump material (48) are removed with respect to the entire weight of the laminated BLM film layer (46) and the bump material (48), and the BLM film layer is less than 1%. Only (46) and bump material (48) are used, which increases the cost.
In contrast, in the bump forming method of the present invention, a small amount of ejected ink is applied by the ink jet method, and all of the applied material is used for bump formation, so compared with the bump forming method by the conventional method. Economic efficiency is greatly improved.

さらに、ウエハ(40)のパッド(41)とバンプとの密着性を従来すると、従来方式においては、温度及び湿度等の環境によってBLM膜層(45)(Cr及びCu)と従来用バンプ(48A)(Pb及びSn)とが相互拡散して、従来的短い時間において当該BLM膜層(45)が劣化し、場合によってはBLM膜層(45)から従来用バンプ(48A)が剥がれることがある。
これに対して、本発明のバンプ形成方法では、導電性接着層とバンプ(Pb及びSn)とは相互拡散せず、導電性接着層自体の劣化のみなので、従来方式によるバンプ形成方法に比べて格段的に長い時間、パッド(41)とバンプとが導電性接着層を介して密着性良く固着される。
したがって、本発明のバンプ形成方法においては、従来のバンプ形成方法のようなBLM膜層形成工程及びバンプ材料形成工程を必要とせず、バンプの形成工程を簡易にすることができる。
Further, when the adhesion between the pad (41) and the bump of the wafer (40) is conventionally known, in the conventional method, the BLM film layer (45) (Cr and Cu) and the conventional bump (48A) are changed depending on the environment such as temperature and humidity. ) (Pb and Sn) mutually diffuse, and the BLM film layer (45) deteriorates in a conventional short time, and in some cases, the conventional bump (48A) may be peeled off from the BLM film layer (45). .
On the other hand, in the bump forming method of the present invention, the conductive adhesive layer and the bumps (Pb and Sn) do not mutually diffuse, but only the deterioration of the conductive adhesive layer itself. The pad (41) and the bump are fixed with good adhesion through the conductive adhesive layer for a particularly long time.
Therefore, in the bump forming method of the present invention, the BLM film layer forming step and the bump material forming step as in the conventional bump forming method are not required, and the bump forming step can be simplified.

さらに、本発明によるバンプ形成方法においては、インクジェット方式により均一な吐出量のインクが塗布され、正確な大きさのバンプが形成されるので、従来のバンプ形成方法において生じていたバンプの高さのばらつき、バンプ内部のボイド(65)及びクラック(66)や、大きさの異なるバンプ、異形バンプ(61)及び飛散バンプ(60)の発生に起因して発生するブリッジを防止することができる。
すなわち、バンプの表面性、形状及び組成等の物性がほぼ均一なバンプをパッド(41)上に形成することができ、各パッド(41)上にそれぞれ形成されたバンプの歩留りを向上させることができる。
これに加え、この実施例によるバンプ形成方法では、従来のバンプ形成方法のようなフォトレジスト膜(47)の剥離工程を必要とせず、これによりウエハ(40)の各パッド(41)上にバンプを形成する場合のコストを低減させることができ、かくしてバンプ形成における経済性を格段的に向上させることができる。
Furthermore, in the bump forming method according to the present invention, a uniform discharge amount of ink is applied by an ink jet method to form an accurate size bump, so that the bump height generated in the conventional bump forming method can be reduced. It is possible to prevent a bridge generated due to the occurrence of variations, voids (65) and cracks (66) inside the bumps, bumps having different sizes, irregular-shaped bumps (61), and scattered bumps (60).
That is, bumps having substantially uniform physical properties such as surface properties, shapes and compositions of the bumps can be formed on the pads (41), and the yield of the bumps formed on each pad (41) can be improved. it can.
In addition, the bump forming method according to this embodiment does not require the step of stripping the photoresist film (47) as in the conventional bump forming method, whereby bumps are formed on each pad (41) of the wafer (40). The cost in forming can be reduced, and thus the economy in bump formation can be significantly improved.

さらに、本発明のバンプ形成工程においては、ウエハ(40)の各パッド(41)上にそれぞれ導電性接着層を形成して、その上にバンプを形成するようにしたことによって、これら各パッド(41)に対する各バンプの密着強度を各段的に向上させることができる。
さらにまた、導電性接着層とバンプとは相互拡散せず、上述した各パッド(41)に対する各バンプの密着度を従来的長時間にわたって維持することができる。
Furthermore, in the bump forming process of the present invention, a conductive adhesive layer is formed on each pad (41) of the wafer (40), and bumps are formed thereon, whereby each of these pads ( 41) The adhesion strength of each bump with respect to 41) can be improved step by step.
Furthermore, the conductive adhesive layer and the bumps do not mutually diffuse, and the degree of adhesion of the bumps to the pads (41) described above can be maintained over a conventional long time.

さらに、本発明のバンプ形成方法においては、従来のバンプ形成方法に比べて、上述した冷熱衝撃プログラム試験、ヒートサーマルショック試験、イオンマイグレーション試験及び高温保持試験等の信頼性試験の従来結果から判るように、ウエハ(40)の各パッド(41)上にそれぞれ形成された各バンプの信頼性を格段的に向上させることができる。
また、このような本発明のバンプ形成方法によって、各パッド(41)上にそれぞれバンプが形成されてなる半導体装置においては、これら各パッド(41)とそれぞれ対応するバンプとを導電性接着層によって固着させることによって、その結果これら各パッド(41)とそれぞれ対応するバンプとを容易に固着させることができる。
また、各パッド(41)に対する各バンプの密着強度を従来的長時間にわたって維持することができる。
Furthermore, in the bump forming method of the present invention, as compared with the conventional bump forming method, it can be seen from the conventional results of reliability tests such as the above-described thermal shock program test, heat thermal shock test, ion migration test and high temperature holding test. In addition, the reliability of each bump formed on each pad (41) of the wafer (40) can be significantly improved.
Further, in a semiconductor device in which bumps are formed on the pads (41) by the bump forming method of the present invention, the pads (41) and the corresponding bumps are connected by a conductive adhesive layer. As a result, the pads (41) and the corresponding bumps can be easily fixed as a result.
In addition, the adhesion strength of each bump to each pad (41) can be maintained for a conventional long time.

さらに、以上のように、各パッド(41)とそれぞれ対応するバンプとを導電性接着層によって固着させるようにしたことにより、各パッド(41)とそれぞれ対応するバンプとを容易に固着させることができ、かくしてバンプの形成工程における作業時間を大幅に短縮し得る半導体装置を実現することができる。
なお、上述の実施例においては、バンプ形成対象物としてICチップに応じたIC回路が複数形成されたウエハ(40)を用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、LSI(Large Scale IC)チップに応じた回路が複数形成されたウエハ、ボールグリッドアレイ(BGA、Ball Grid Array)及びチップサイズパッケージ(CSP、Chip Size Package)等のこの他種々のバンプ形成対象物を用いるようにしても良い。
Further, as described above, each pad (41) and the corresponding bump are fixed by the conductive adhesive layer, so that each pad (41) and the corresponding bump can be easily fixed. Thus, it is possible to realize a semiconductor device that can significantly reduce the work time in the bump formation process.
In the above-described embodiment, the case where the wafer (40) on which a plurality of IC circuits corresponding to the IC chip are formed is used as the bump formation target is described. However, the present invention is not limited to this, and the LSI is not limited thereto. (Large Scale IC) Various other bump forming objects such as a wafer on which a plurality of circuits corresponding to a chip are formed, a ball grid array (BGA) and a chip size package (CSP) are used. You may do it.

また、上述の実施例においては、インクジェット方式により導電性接着層を形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、メタルマスク印刷法又はスクリーン印刷法等の手法によって予めウエハ(40)の各パッド(41)上にそれぞれ導電性接着層(46)を形成し、これら導電性接着層上にそれぞれバンプをインクジェット方式により形成するようにしても良い。   In the above-described embodiments, the case where the conductive adhesive layer is formed by the ink jet method has been described. However, the present invention is not limited to this, and the wafer (40) is previously formed by a method such as a metal mask printing method or a screen printing method. A conductive adhesive layer (46) may be formed on each pad (41), and a bump may be formed on each of the conductive adhesive layers by an ink jet method.

(本発明によるフラックスインク組成物の効果)
以上の組成のフラックスインク組成物14〜21によれば、インクジェット方式によるはんだバンプ形成において、ロジン、活性剤、溶剤、ポリオール、グリコールエーテル、界面活性剤、湿潤剤を含有するインク処方により、インクジェット適性に問題がなく吐出でき、ウエハ上にパターニング可能であることが確認できた。
また、本発明の方法によれば、従来の方法では不可能と考えられていたような微小径のバンプを作成することができ、30μm以下のものは無論、10μm以下、さらには1μm以下の径を有するバンプ作製が可能であることが確認できた。
(Effect of the flux ink composition according to the present invention)
According to the flux ink compositions 14 to 21 having the above composition, in the solder bump formation by the ink jet system, ink jet suitability is achieved by an ink formulation containing rosin, activator, solvent, polyol, glycol ether, surfactant and wetting agent. It was confirmed that the material could be discharged without any problem and could be patterned on the wafer.
In addition, according to the method of the present invention, bumps having a minute diameter, which was considered impossible by the conventional method, can be produced. Of course, those having a diameter of 30 μm or less have a diameter of 10 μm or less, further 1 μm or less. It was confirmed that the bumps having the above can be produced.

はんだバンプの特性においても、鉛及び錫が均一に溶融されて表面が滑らかで光沢を有するはんだバンプ第1〜第20を形成でき、欠け等による異形はんだバンプ及び飛散したはんだバンプがなくなることが確認できた。
かくして各フラックスインク組成物14〜21を用いることによって、はんだバンプ1〜11の形状が理想に近い球状形状となることが確認できた。
また各フラックスインク組成物14〜21では、鉛及び錫が均一に溶融されて内部にボイド及びクラックのないはんだバンプ1〜11が形成できるため、当該はんだバンプ1〜11と中間金属層との間に反応がなく、密着性を向上させ得ることが確認できた。これによりはんだバンプ第1〜第20のシエアー強度及び引っ張り強度を向上し得ることが確認できた。
Also in the characteristics of solder bumps, it is confirmed that lead bumps and tin can be uniformly melted to form smooth and glossy solder bumps Nos. 1 to 20, and that there are no irregular shaped solder bumps due to chipping or scattered solder bumps. did it.
Thus, by using each of the flux ink compositions 14 to 21, it was confirmed that the solder bumps 1 to 11 had a spherical shape close to an ideal shape.
Moreover, in each flux ink composition 14-21, since lead and tin are fuse | melted uniformly and the solder bumps 1-11 without a void and a crack can be formed inside, between the said solder bumps 1-11 and an intermediate metal layer It was confirmed that the adhesiveness could be improved. Thereby, it has confirmed that the solder bump 1st-20th shear strength and tensile strength could be improved.

フラックスインク組成物に含有させる活性剤として、(1)100℃〜300℃の温度範囲で分解昇華してはんだ合金材料表面の酸化膜の除去、はんだ付け性の向上および表面光沢の付与等の表面性を改良する効果を発揮し、残渣を生じない有機酸系活性剤と、(2)350℃〜400℃の温度範囲で分解活性化してバンプ内部のボイドを除去し、はんだ合金の飛散を防止し、はんだ合金材料同士を均一に溶融させる効果を発揮し、残渣を生じるハロゲン化合物系活性剤とを組み合わせて用い、はんだバンプ形成用フラックスインク組成物の固形分中に(1)を0.01重量%〜10重量%の割合で、また(2)を0.01重量%〜10重量%の割合でそれぞれ含有されると、#1〜#20のように、はんだバンプを形成する
際、100℃〜300℃の温度範囲のプレヒート時に、有機酸系活性剤がはんだバンプの表面性や形状に対して効果を発揮し、350℃〜400℃の温度範囲のメインヒート時にはハロゲン化合物系活性剤がはんだバンプ形成に対して効果を発揮し、はんだバンプを形成する際に期待される機能を充分に満足してはんだバンプを良好に形成することが確認された。
さらに、このことから、はんだバンプと中間金属層間の接着強度が充分となり、シェアー強度も充分となり、実装後の引っ張り強度も充分となり、特性が大きく向上していることも確認された。
As an activator to be contained in the flux ink composition, (1) surface such as decomposition and sublimation in the temperature range of 100 ° C. to 300 ° C. to remove the oxide film on the surface of the solder alloy material, improvement of solderability and imparting surface gloss An organic acid activator that exhibits the effect of improving the properties and does not produce a residue, and (2) it decomposes and activates in the temperature range of 350 ° C to 400 ° C to remove voids inside the bumps and prevent solder alloy scattering. In the solid content of the flux ink composition for forming solder bumps, 0.01 is used in combination with a halogen compound activator that exhibits an effect of uniformly melting the solder alloy materials and generates a residue. When the solder bumps are formed as in # 1 to # 20 when 100% by weight and 10% by weight of (2) are contained in a ratio of 0.01% to 10% by weight, respectively, ℃ ~ During preheating in the temperature range of 00 ° C., the organic acid activator exerts an effect on the surface properties and shape of the solder bump, and in the main heat in the temperature range of 350 ° C. to 400 ° C., the halogen compound activator becomes the solder bump. It was confirmed that the solder bumps were satisfactorily formed while exhibiting an effect on the formation and sufficiently satisfying the functions expected when forming the solder bumps.
Further, it was confirmed that the adhesive strength between the solder bump and the intermediate metal layer was sufficient, the shear strength was sufficient, the tensile strength after mounting was sufficient, and the characteristics were greatly improved.

さらに、フラックスインク組成物に含有させる活性剤として、(3)100℃〜300℃の温度範囲で分解昇華してはんだ合金材料表面の酸化膜の除去、はんだ付け性の向上および表面光沢の付与等の表面性を改良する効果を発揮し、残さが残らない有機酸系活性剤と、(4)100℃〜300℃及び350℃〜400℃の温度範囲で分解活性化してはんだ合金材料表面の酸化膜の除去、はんだ付け性の向上、表面光沢の付与等の表面性を改良する効果を発揮し、バンプ内部のボイドを除去する、はんだ合金の飛散を防止する、あるいははんだ合金材料同士を均一に溶融させる効果を発揮する界面活性剤を組み合わせて用いると、#1〜#20のように、100℃〜300℃及び350℃〜400℃の温度範囲のプレヒートからメインヒートにわたって、上記有機酸系活性剤と界面活性剤がはんだバンプの表面性や形状に対して効果を発揮し、はんだバンプ形成に対しても効果を発揮し、はんだバンプを形成する際に期待される機能を充分に満足してはんだバンプを良好に形成することが確認された。   Further, as an activator to be included in the flux ink composition, (3) decomposition and sublimation in the temperature range of 100 ° C. to 300 ° C., removal of the oxide film on the surface of the solder alloy material, improvement of solderability, provision of surface gloss, etc. An organic acid activator that exhibits the effect of improving the surface properties of the solder and (4) oxidation of the surface of the solder alloy material by decomposition activation in the temperature range of 100 ° C. to 300 ° C. and 350 ° C. to 400 ° C. Demonstrates effects of improving surface properties such as film removal, improvement of solderability, surface gloss, etc., removing voids inside bumps, preventing solder alloy scattering, or uniforming of solder alloy materials When used in combination with a surfactant that exhibits the effect of melting, from # 1 to # 20, from preheat in the temperature range of 100 ° C to 300 ° C and 350 ° C to 400 ° C, the main heat Therefore, the above-mentioned organic acid activator and surfactant exert an effect on the surface property and shape of the solder bump, and also have an effect on the formation of the solder bump, and are expected when forming the solder bump. It was confirmed that the solder bumps were satisfactorily formed with satisfactory functions.

このことから、実施例3においても、はんだバンプと中間金属層間の接着強度が充分となり、シェアー強度も充分となり、実装後の引っ張り強度も充分となり、特性が大きく向上していることも確認された。
さらにまた、実施例14〜21のはんだバンプ形成用フラックスインク組成物を用いれば、上述のことから生産性が大きく向上することが確認された。
From this, also in Example 3, it was confirmed that the adhesive strength between the solder bump and the intermediate metal layer was sufficient, the shear strength was sufficient, the tensile strength after mounting was sufficient, and the characteristics were greatly improved. .
Furthermore, when the flux ink composition for forming solder bumps of Examples 14 to 21 was used, it was confirmed from the above that the productivity was greatly improved.

さらに各フラックスインク組成物1〜9は、レジンを配合することによりウエットバック処理のメインヒートに対するロジンの耐熱性を大幅に向上させることができるため、ロジンの焦げつきをなくすることができ、天然ロジンによってはんだバンプ表面に形成される被膜の形成性を向上し得ることが確認できた。
さらに各フラックスインク組成物1〜9は、ロジンの焦げつきをなくすることができることにより、形成されたはんだバンプ1〜11の洗浄性を向上させることができ、フラックス残土をなくすることができた。
これにより各フラックスインク組成物1〜9を用いて形成されたはんだバンプ1〜11は、当該はんだバンプ1〜11が形成された半導体チップを配線基板上に実装した後の品質信頼性を向上し得ることが確認できた。
Further, each of the flux ink compositions 1 to 9 can greatly improve the heat resistance of the rosin to the main heat of the wet-back process by blending the resin. As a result, it was confirmed that the formability of the film formed on the solder bump surface can be improved.
Further, each of the flux ink compositions 1 to 9 can eliminate the burning of the rosin, thereby improving the cleaning properties of the formed solder bumps 1 to 11 and eliminating the residual flux.
Thereby, the solder bumps 1 to 11 formed using the respective flux ink compositions 1 to 9 improve the quality reliability after mounting the semiconductor chip on which the solder bumps 1 to 11 are formed on the wiring board. I was able to confirm it.

さらに各フラックスインク組成物1〜9は、活性剤として有機酸系化合物及びハロゲン化合物又は有機酸系化合物及びプリヒートとメインヒートの両段階で活性化する活性剤を用いるようにしたことにより、プリヒートからメインヒートまでの広範囲にわたって活性剤を活性化させることができるため、当該活性剤の分散性を向上させることができ、活性化効率を向上し得ることが確認できた。
さらに各フラックスインク組成物1〜9は、溶剤を150〜300℃程度、望ましくは220〜250℃程度の沸点を有するようにしたことにより、ウエットバック処理の際に溶剤の乾燥性を向上し得ることが確認できた。
Further, each of the flux ink compositions 1 to 9 uses an organic acid compound and a halogen compound or an organic acid compound as an activator and an activator that is activated in both the preheat and main heat stages. Since the activator can be activated over a wide range up to the main heat, it was confirmed that the dispersibility of the activator can be improved and the activation efficiency can be improved.
Further, each of the flux ink compositions 1 to 9 can improve the drying property of the solvent during the wet-back process by having the solvent have a boiling point of about 150 to 300 ° C., preferably about 220 to 250 ° C. I was able to confirm.

以上のように天然ロジンと水添ロジンとの重量全体に対し1%〜99%程度の任意の割合でレジンを混合したロジンと、有機酸系化合物とハロゲン化合物とを混合した活性剤と、150〜300℃程度、望ましくは220〜250℃程度の沸点を有する溶剤とを配合してフラックスを生成したことにより、ウエットバック処理のような高温度条件においても使用できるフラックスインク組成物を実現することができた。   As described above, the rosin in which the resin is mixed in an arbitrary ratio of about 1% to 99% with respect to the total weight of the natural rosin and the hydrogenated rosin, the activator in which the organic acid compound and the halogen compound are mixed, and 150 Realizing a flux ink composition that can be used even under high temperature conditions such as wet-back treatment by blending with a solvent having a boiling point of about ~ 300 ° C, preferably about 220-250 ° C to produce a flux. I was able to.

なお、上述の実施例においては、天然ロジンと水添ロジンとの総重量に対して1%ないし99%の任意の割合で配合される溶質としてレジンを用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、天然ロジン及び水添ロジンに対して耐熱性をもたせることができかつ溶剤に溶かし得る溶質であれば、この他種々の溶質を用いるようにしても良い。
また、上述の実施例においては、ウエットバック処理によってはんだバンプを球状形状に形成するためにフラックスインクを用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、その他の高温度条件においてはんだを用いる種々の工程等に適用するようにしても良い。
In the above-described embodiment, the case where the resin is used as a solute to be blended at an arbitrary ratio of 1% to 99% with respect to the total weight of the natural rosin and the hydrogenated rosin has been described. The invention is not limited to this, and various other solutes may be used as long as they are heat-resistant to natural rosin and hydrogenated rosin and can be dissolved in a solvent.
In the above-described embodiments, the case where the flux ink is used to form the solder bumps into a spherical shape by the wet-back process has been described. However, the present invention is not limited to this, and in other high temperature conditions. You may make it apply to the various processes etc. which use a solder.

本発明のバンプ形成方法に用いられるインクジェット用プリンターヘッドの構造の一例を示す平面斜視図である。It is a top perspective view which shows an example of the structure of the printer head for inkjet used for the bump formation method of this invention. 本発明のバンプ形成方法に用いられるインクジェット用プリンターヘッドのノズル部分の構造の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the structure of the nozzle part of the inkjet printer head used for the bump formation method of this invention. はんだバンプの形成方法を工程順に示すものであり、LSIウエハ上にパッシベーションを形成する工程を示す要部拡大断面図である。FIG. 3 is a main part enlarged cross-sectional view showing a solder bump forming method in the order of steps and showing a step of forming a passivation on an LSI wafer. はんだバンプの形成方法を工程順に示すものであり、中間金属層を形成する工程を示す要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view which shows the formation method of a solder bump in order of a process, and shows the process of forming an intermediate metal layer. はんだバンプの形成方法を工程順に示すものであり、はんだ合金材料層とはんだバンプ形成用フラックス層を形成する工程を示す要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view which shows the formation method of a solder bump and shows the process of forming the solder alloy material layer and the solder bump formation flux layer. はんだバンプの形成方法を工程順に示すものであり、はんだバンプの形成された状態を示す要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view which shows the formation method of a solder bump in order of a process, and shows the state in which the solder bump was formed. 実施例によるウエットバック処理の温度プロファイルを示す略線図である。It is a basic diagram which shows the temperature profile of the wet-back process by an Example. 従来用バンプの形成手順を示す略線的断面図である。It is an approximate line sectional view showing the formation procedure of the conventional bump. ウエハのパッド上に形成された従来用のバンプの様子を示す略線的断面図である。It is an approximate line sectional view showing a situation of a conventional bump formed on a pad of a wafer. 実施例によるフラックスを用いて形成されたバンプの形状を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the shape of the bump formed using the flux by an Example. 従来用バンプにおける異形バンプ及び飛散バンプの様子を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the mode of the irregular-shaped bump and scattering bump in a bump for conventional. 従来用バンプの形成によって発生したフラックス残さ物の説明に供する略線図である。It is a basic diagram with which it uses for description of the flux residue generated by formation of the bump for conventional. 従来用バンプの形成によってパッシベーション膜上に発生した白色残さ物の説明に供する略線図である。It is a basic diagram with which it uses for description of the white residue which generate | occur | produced on the passivation film by formation of the bump for conventional. はんだバンプ形成手段を示す図である。It is a figure which shows a solder bump formation means. 従来のフラックスを用いて形成されたはんだバンプの形状を示す図である。It is a figure which shows the shape of the solder bump formed using the conventional flux. 超臨界流体装置の略図である。1 is a schematic diagram of a supercritical fluid device.

符号の説明Explanation of symbols

1 半導体チップ
2 Alパッド
3 パッシベーション膜
4 ポリイミド膜
5 中間金属層
6 鉛層
7 錫層
8 フラックス
9 はんだバンプ
10 インクジェット用ヘッド
11 ノズルプレート
12 はんだバンプ
13 振動板
14 はんだバンプ
15 仕切部材
16 はんだバンプ
18 はんだバンプ
19 インク室
21 液溜り
23 供給口
25 ノズル孔
26 撥インク層
27 インク導入孔
29 圧電素子
31 電極
33 ノズル面
40 ウエハ
40A ウエハの一面
41 パッド
42 パッシベーション膜
44 接着層
45 バリアメタル層
46 中間金属層
47 フォトレジスト膜
48 バンプ材料
48A 従来用バンプ
50 隔壁
51 基板
52 インクジェット装置
53 インクジェットヘッド
54 インク組成物
60 飛散バンプ
61 異形バンプ
65 ボイド
66 クラック
80 黒色残差
81 白色残差
91 LSIウエハ
92 アルミパッド
93 パッシベーション
94 中間金属層
95 はんだ合金材料層
96 はんだバンプ形成用フラックス層
97 はんだバンプ
101 タンク
102 ポンプ
103 容器
104 フィルター
105 溶媒との混合
106 背圧弁
107 採集
108 圧力計
109 予熱部
110 保温部


DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor chip 2 Al pad 3 Passivation film 4 Polyimide film 5 Intermediate metal layer 6 Lead layer 7 Tin layer 8 Flux 9 Solder bump 10 Inkjet head 11 Nozzle plate 12 Solder bump 13 Diaphragm 14 Solder bump 15 Partition member 16 Solder bump 18 Solder bump 19 Ink chamber 21 Liquid reservoir 23 Supply port 25 Nozzle hole 26 Ink repellent layer 27 Ink introduction hole 29 Piezoelectric element 31 Electrode 33 Nozzle surface 40 Wafer 40A One surface of wafer 41 Pad 42 Passivation film 44 Adhesive layer 45 Barrier metal layer 46 Intermediate Metal layer 47 Photoresist film 48 Bump material 48A Conventional bump 50 Bulkhead 51 Substrate 52 Inkjet device 53 Inkjet head 54 Ink composition 60 Spatter bump 61 Deformed bump 65 Void 66 Crack 80 Black Residual 81 White residual 91 LSI wafer 92 Aluminum pad 93 Passivation 94 Intermediate metal layer 95 Solder alloy material layer 96 Solder bump forming flux layer 97 Solder bump 101 Tank 102 Pump 103 Container 104 Filter 105 Mixing with solvent 106 Back pressure valve 107 Collection 108 Pressure gauge 109 Preheating part 110 Thermal insulation part


Claims (32)

外部電極パッド上に中間金属層とバンプが順次設けられた半導体素子であって、該バンプの径が30μm以下であることを特徴とする半導体素子。 A semiconductor element in which an intermediate metal layer and a bump are sequentially provided on an external electrode pad, and the diameter of the bump is 30 μm or less. 前記バンプの径が0.001〜10μmであることを特徴とする請求項1に記載の半導体素子。 The diameter of the said bump is 0.001-10 micrometers, The semiconductor element of Claim 1 characterized by the above-mentioned. 前記バンプ径が0.001〜1μmであることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体素子。 The semiconductor element according to claim 1, wherein the bump diameter is 0.001 to 1 μm. バンプが、中間金属層の上にインクジェット方式によって形成されたはんだ合金材料層とフラックス材料層とを、加熱溶融することによって形成されたものであることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の半導体素子。 4. The bump according to claim 1, wherein the bump is formed by heating and melting a solder alloy material layer and a flux material layer formed on the intermediate metal layer by an ink jet method. The semiconductor element as described in. 中間金属層が、インクジェット方式により形成された導電性接着層であることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の半導体素子。 The semiconductor element according to claim 1, wherein the intermediate metal layer is a conductive adhesive layer formed by an inkjet method. 半導体素子の外部電極パッド上に形成された中間金属層の上に、はんだ合金材料層とフラックス材料層とを順次形成後、該はんだ合金材料層と該フラックス材料層とを加熱溶融することによってバンプを形成する方法であって、はんだ合金材料層をインクジェット方式によって形成することを特徴とするバンプ形成方法。 A solder alloy material layer and a flux material layer are sequentially formed on an intermediate metal layer formed on an external electrode pad of a semiconductor element, and then the solder alloy material layer and the flux material layer are heated and melted to bump. A method of forming a bump, wherein a solder alloy material layer is formed by an ink jet method. はんだ合金材料を構成しインクジェット方式に用いられるインク組成物が、超臨界流体もしくは亜臨界流体中で行なわれる工程を含む製造法で作成されたものであることを特徴とする請求項6に記載のバンプ形成方法。 The ink composition used for the ink jet system that constitutes the solder alloy material is prepared by a manufacturing method including a process performed in a supercritical fluid or a subcritical fluid. Bump formation method. はんだ合金材料を構成するインク組成物が、少なくともはんだ材料、有機溶剤、湿潤剤を含有することを特徴とする請求項6又は7に記載のバンプ形成方法。 8. The bump forming method according to claim 6, wherein the ink composition constituting the solder alloy material contains at least a solder material, an organic solvent, and a wetting agent. 半導体素子の外部電極パッド上に形成された中間金属層の上に、はんだ合金材料層とフラックス材料層とを順次形成後、該はんだ合金材料層と該フラックス材料層とを加熱溶融することによってバンプを形成する方法であって、中間金属層が導電性接着層であって、該導電性接着層をインクジェット方式によって形成することを特徴とするバンプ形成方法。 A solder alloy material layer and a flux material layer are sequentially formed on an intermediate metal layer formed on an external electrode pad of a semiconductor element, and then the solder alloy material layer and the flux material layer are heated and melted to bump. A method of forming a bump, wherein the intermediate metal layer is a conductive adhesive layer, and the conductive adhesive layer is formed by an ink jet method. 導電性材料を構成しインクジェット方式に用いられるインク組成物が、超臨界流体もしくは亜臨界流体中で行なわれる工程を含む製造法で作成されたものであることを特徴とする請求項9に記載のバンプ形成方法。 The ink composition used for an ink jet system that constitutes a conductive material is prepared by a production method including a process performed in a supercritical fluid or a subcritical fluid. Bump formation method. 導電性材料を構成するインク組成物が、少なくとも導電性材料、有機溶剤、湿潤剤を含有することを特徴とする請求項9又は10に記載のバンプ形成方法。 The bump forming method according to claim 9 or 10, wherein the ink composition constituting the conductive material contains at least a conductive material, an organic solvent, and a wetting agent. 半導体素子の外部電極パッド上に形成された中間金属層の上に、はんだ合金材料層とフラックス材料層とを順次形成後、該はんだ合金材料層と該フラックス材料層とを加熱溶融することによってバンプを形成する方法であって、フラックス材料層をインクジェット方式によって形成することを特徴とするバンプ形成方法。 A solder alloy material layer and a flux material layer are sequentially formed on an intermediate metal layer formed on an external electrode pad of a semiconductor element, and then the solder alloy material layer and the flux material layer are heated and melted to bump. A method of forming a bump, wherein a flux material layer is formed by an ink jet method. フラックス材料を構成しインクジェット方式に用いられるインク組成物が、少なくともロジン、活性剤、有機溶剤を含有することを特徴とする請求項12に記載のバンプ形成方法。 The bump forming method according to claim 12, wherein the ink composition constituting the flux material and used in the ink jet system contains at least a rosin, an activator, and an organic solvent. フラックス材料を構成するインク組成物が、少なくともロジン、活性剤,有機溶剤、ポリオール、グリコールエーテル、界面活性剤、湿潤剤を含有するバンプ形成用フラックスに、活性剤として、100℃〜300℃の温度範囲で分解昇華する成分と350℃〜400℃の温度範囲で分解活性化する成分が含まれていることを特徴とする請求項12又は13に記載のバンプ形成方法。 A bump forming flux containing at least a rosin, an activator, an organic solvent, a polyol, a glycol ether, a surfactant, and a wetting agent is used as the activator at a temperature of 100 ° C. to 300 ° C. 14. The bump forming method according to claim 12, wherein a component that decomposes and sublimates in a range and a component that decomposes and activates in a temperature range of 350 ° C. to 400 ° C. are included. 天然ロジンと、水添ロジンと、前記天然ロジン及び前記水添ロジンの総重量に対して1%乃至99%の任意の割合で配合される溶質と、所定温度で活性化する活性剤と、前記天然ロジンと、前記水添ロジンと、前記溶質と、前記活性剤とを溶解させる溶剤とを具えることを特徴とする請求項13又は14に記載のバンプ形成方法。 A natural rosin, a hydrogenated rosin, a solute blended in an arbitrary ratio of 1% to 99% with respect to the total weight of the natural rosin and the hydrogenated rosin, an activator activated at a predetermined temperature, The bump forming method according to claim 13 or 14, comprising a natural rosin, a hydrogenated rosin, the solute, and a solvent for dissolving the activator. 前記溶質は、合成レジン、天然ゴム、合成ゴム又はエラストマの単体又は複数を配合してなることを特徴とする請求項13乃至15の何れかに記載のバンプ形成方法。 The bump forming method according to any one of claims 13 to 15, wherein the solute is formed by mixing a single resin or a plurality of synthetic resins, natural rubber, synthetic rubber, or elastomer. 前記はんだ材料を構成するインク組成物、前記フラックス材料を構成するインク組成物、前記導電性材料を構成するインク組成物のうち少なくとも一つのインク組成物の粘度が1〜20mPa・s、表面張力が20〜70mN/m、インクジェットヘッドのノズル面を構成する材料に対する接触角が30〜170゜であることを特徴とする請求項6乃至16の何れかに記載のバンプ形成方法。 At least one of the ink composition constituting the solder material, the ink composition constituting the flux material, and the ink composition constituting the conductive material has a viscosity of 1 to 20 mPa · s and a surface tension of The bump forming method according to any one of claims 6 to 16, wherein a contact angle with respect to a material constituting a nozzle surface of the ink jet head is 20 to 70 mN / m, and 30 to 170 °. 前記はんだ材料を構成するインク組成物、前記フラックス材料を構成するインク組成物、前記導電性材料を構成するインク組成物のうち少なくとも一つのインク組成物の粘度が5〜20mPa・s、表面張力が25〜50mN/m、インクジェットヘッドのノズル面を構成する材料に対する接触角が30〜70゜であることを特徴とする請求項6乃至17の何れかに記載のバンプ形成方法。 The viscosity of at least one of the ink composition constituting the solder material, the ink composition constituting the flux material, and the ink composition constituting the conductive material is 5 to 20 mPa · s, and the surface tension is The bump forming method according to any one of claims 6 to 17, wherein a contact angle with respect to a material constituting the nozzle surface of the ink jet head is 25 to 50 mN / m, and 30 to 70 °. 前記はんだ材料を構成するインク組成物、前記フラックス材料を構成するインク組成物、前記導電性材料を構成するインク組成物のうち少なくとも一つのインク組成物の固形分濃度が0.01〜10.0wt%であることを特徴とする請求項6乃至18の何れかに記載のバンプ形成方法。 The solid content concentration of at least one of the ink composition constituting the solder material, the ink composition constituting the flux material, and the ink composition constituting the conductive material is 0.01 to 10.0 wt%. The bump forming method according to claim 6, wherein the bump forming method is a percentage. 前記はんだ材料を構成するインク組成物、前記フラックス材料を構成するインク組成物、前記導電性材料を構成するインク組成物のうち少なくとも一つのインク組成物の蒸気圧が0.001〜50mmHg(室温)の少なくとも一種の溶媒を含むことを特徴とする請求項6乃至19の何れかに記載のバンプ形成方法。 The vapor pressure of at least one of the ink composition constituting the solder material, the ink composition constituting the flux material, and the ink composition constituting the conductive material is 0.001 to 50 mmHg (room temperature). The bump forming method according to claim 6, comprising at least one kind of solvent. 請求項6乃至20の何れかに記載の方法によって形成されることを特徴とするバンプ。 A bump formed by the method according to claim 6. 半導体素子の外部電極パッド上に形成された中間金属層の上に、はんだ合金材料層とフラックス材料層とを順次形成後、該はんだ合金材料層と該フラックス材料層とを加熱溶融することによってバンプを形成する際の、はんだ合金材料層をインクジェット方式によって形成するのに用いられ、かつ超臨界流体もしくは亜臨界流体中で行なわれる工程が含まれる製造法で作成されたものであることを特徴とするはんだ合金材料を構成するインク組成物。 A solder alloy material layer and a flux material layer are sequentially formed on an intermediate metal layer formed on an external electrode pad of a semiconductor element, and then the solder alloy material layer and the flux material layer are heated and melted to bump. Used to form a solder alloy material layer by an ink jet method and formed by a manufacturing method including a process performed in a supercritical fluid or a subcritical fluid. An ink composition constituting a solder alloy material. 少なくともはんだ合金材料、有機溶剤および湿潤剤を含有することを特徴とする請求項22に記載のはんだ合金材料を構成するインク組成物。 The ink composition constituting the solder alloy material according to claim 22, comprising at least a solder alloy material, an organic solvent, and a wetting agent. 半導体素子の外部電極パッド上に形成された中間金属層の上に、はんだ合金材料層とフラックス材料層とを順次形成後、該はんだ合金材料層と該フラックス材料層とを加熱溶融することによってバンプを形成する際の、中間金属層である導電性接着層をインクジェット方式によって形成するのに用いられ、かつ超臨界流体もしくは亜臨界流体中で行なわれる工程が含まれる製造工程で製造されたことを特徴とする導電性材料を構成するインク組成物。 A solder alloy material layer and a flux material layer are sequentially formed on an intermediate metal layer formed on an external electrode pad of a semiconductor element, and then the solder alloy material layer and the flux material layer are heated and melted to bump. Used to form a conductive adhesive layer, which is an intermediate metal layer, by an inkjet method, and is manufactured in a manufacturing process including a process performed in a supercritical fluid or a subcritical fluid. An ink composition constituting a characteristic conductive material. 少なくとも導電性材料、有機溶剤、湿潤剤を含有することを特徴とする請求項24に記載の導電性材料を構成するインク組成物。 The ink composition constituting the conductive material according to claim 24, comprising at least a conductive material, an organic solvent, and a wetting agent. 半導体素子の外部電極パッド上に形成された中間金属層の上に、はんだ合金材料層とフラックス材料層とを順次形成後、該はんだ合金材料層と該フラックス材料層とを加熱溶融することによってバンプを形成する際の、フラックス材料層をインクジェット方式によって形成するのに用いられ、少なくともロジン、活性剤、有機溶剤を含有することを特徴とするフラックス材料を構成するインク組成物。 A solder alloy material layer and a flux material layer are sequentially formed on an intermediate metal layer formed on an external electrode pad of a semiconductor element, and then the solder alloy material layer and the flux material layer are heated and melted to bump. An ink composition constituting a flux material, which is used to form a flux material layer in forming an ink by an ink jet method and contains at least a rosin, an activator, and an organic solvent. 少なくともロジン,活性剤,有機溶剤、ポリオール、グリコールエーテル、界面活性剤、湿潤剤を含有するバンプ形成用フラックスに、活性剤として、100℃〜300℃の温度範囲で分解昇華する成分と350℃〜400℃の温度範囲で分解活性化する成分が含まれていることを特徴とする請求項26に記載のフラックス材料を構成するインク組成物。 A bump forming flux containing at least rosin, an activator, an organic solvent, a polyol, a glycol ether, a surfactant, and a wetting agent. As an activator, a component that decomposes and sublimates in a temperature range of 100 ° C. to 300 ° C. and 350 ° C. to 27. The ink composition constituting the flux material according to claim 26, wherein a component that is decomposed and activated in a temperature range of 400 ° C. is included. 天然ロジンと、水添ロジンと、前記天然ロジン及び前記水添ロジンの総重量に対して1%乃至99%の任意の割合で配合される溶質と、所定温度で活性化する活性剤と、前記天然ロジンと、前記水添ロジンと、前記溶質と、前記活性剤とを溶解させる溶剤とを具えることを特徴とする請求項26又は27に記載のフラックス材料を構成するインク組成物。 A natural rosin, a hydrogenated rosin, a solute blended in an arbitrary ratio of 1% to 99% with respect to the total weight of the natural rosin and the hydrogenated rosin, an activator activated at a predetermined temperature, 28. The ink composition constituting the flux material according to claim 26, wherein the ink composition comprises a natural rosin, the hydrogenated rosin, the solute, and a solvent that dissolves the activator. 前記溶質は、合成レジン、天然ゴム、合成ゴム又はエラストマの単体又は複数を配合してなることを特徴とする請求項28に記載のフラックス材料を構成するインク組成物。 29. The ink composition constituting the flux material according to claim 28, wherein the solute is formed by mixing a single or a plurality of synthetic resins, natural rubber, synthetic rubber, or elastomer. 前記はんだ材料を構成するインク組成物、前記フラックス材料を構成するインク組成物、前記導電性材料を構成するインク組成物のうち少なくとも一つのインク組成物の粘度が1〜20mPa・s、表面張力が20〜70mN/m、インクジェットヘッドのノズル面を構成する材料に対する接触角が30〜170゜であることを特徴とする請求項22乃至29の何れかに記載のインク組成物。 At least one of the ink composition constituting the solder material, the ink composition constituting the flux material, and the ink composition constituting the conductive material has a viscosity of 1 to 20 mPa · s and a surface tension of The ink composition according to any one of claims 22 to 29, wherein the ink composition has a contact angle of 20 to 70 mN / m, and a contact angle with respect to a material constituting the nozzle surface of the ink jet head is 30 to 170 °. 前記はんだ材料を構成するインク組成物、前記フラックス材料を構成するインク組成物、前記導電性材料を構成するインク組成物のうち少なくとも一つのインク組成物の固形分濃度が0.01〜10.0wt%であることを特徴とする請求項22乃至30の何れかに記載のインク組成物。 The solid content concentration of at least one of the ink composition constituting the solder material, the ink composition constituting the flux material, and the ink composition constituting the conductive material is 0.01 to 10.0 wt%. The ink composition according to any one of claims 22 to 30, wherein the ink composition is%. 前記はんだ材料を構成するインク組成物、前記フラックス材料を構成するインク組成物、前記導電性材料を構成するインク組成物のうち少なくとも一つのインク組成物の蒸気圧が0.001〜50mmHg(室温)の少なくとも一種の溶媒を含むことを特徴とする請求項22乃至31の何れかに記載のインク組成物。


The vapor pressure of at least one of the ink composition constituting the solder material, the ink composition constituting the flux material, and the ink composition constituting the conductive material is 0.001 to 50 mmHg (room temperature). 32. The ink composition according to claim 22, comprising at least one kind of solvent.


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