JP2004174538A - Method of producing solder alloy material, and ink composition containing solder alloy - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device in which a solder bump small in diameter incapable of being formed heretofore while sufficiently satisfying functions expected for the solder bump, to provide the semiconductor device in which the solder bump reduced in voids and cracks is formed, to provide the semiconductor device in which the solder bump without being peeled from an intermediate metallic layer or a pad is formed, to provide a method of forming the solder bump which can remarkably shorten an operation period of time, and to provide an ink composition for a solder bump formation used therefor. <P>SOLUTION: In the method of producing the solder alloy material, the solder alloy material is dissolved into a supercritical fluid or a subcritical fluid, and then crystals are precipitated. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【００２０】
【特許文献１】
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）
【特許文献２】
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）
【特許文献３】
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）
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
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、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ことが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。
本発明者等は、これらの知見に基づいて、特に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るはんだ合金材料組成物を製造する工程の中に、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ことによって、これまで不可能と考えられていた３０ｎｍ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を作製できることを確認した。
【００２３】
すなわち、上記課題は、本発明の（１）「はんだ合金材料を超臨界流体もしくは亜臨界流体中に溶解させ、次いで結晶を析出させることを特徴とするはんだ合金材料の製造方法」、（２）「はんだ合金材料を超臨界流体もしくは亜臨界流体中に溶解させ、次いで超臨界流体もしくは亜臨界流体中におけるはんだ合金材料の溶解度を低下させて結晶を析出させることを特徴とする前記第（１）項に記載のはんだ合金材料の製造方法」、（３）「はんだ合金材料を超臨界流体もしくは亜臨界流体中に溶解させ、次いで他の溶媒と混合して結晶を析出させることを特徴とする前記第（１）項に記載のはんだ合金材料の製造方法」、（４）「はんだ合金材料を超臨界流体もしくは亜臨界流体中に溶解させ、次いで温度を変化させて結晶を析出させることを特徴とする前記第（１）項に記載のはんだ合金材料の製造方法」、（５）「超臨界流体もしくは亜臨界流体がケトン系溶媒もしくはアルコール系溶媒もしくは芳香族系溶媒の少なくとも１種からなるもの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はんだ合金材料の製造方法」、（６）「ケトン系溶媒もしくはアルコール系溶媒もしくは芳香族系溶媒がアセトン、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、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、安息香酸メチルから選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする前記第（５）項に記載のはんだ合金材料の製造方法」によって解決される。
【００２４】
また、上記課題は、本発明の（７）「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、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、はんだ材料層をインクジェット方式により形成し、かつインクジェット方式に用いられはんだ材料を構成するインク組成物が、少なくとも、前記第（１）項乃至第（６）項の何れかに記載のはんだ材料、有機溶剤、湿潤剤を含有することを特徴とするインク組成物」、（８）インク組成物が、少なくとも、前記第（１）項乃至第（６）項の何れかに記載のはんだ材料、分散剤、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を特徴とする前記第（７）項に記載のインク組成物」（９）「前記はんだ合金材料の粒径が５０ｎｍ以下であることを特徴とする前記第（７）項又は第（８）項に記載のインク組成物」、（１０）「前記はんだ合金材料の粒径が１０ｎｍ以下であることを特徴とする前記第（７）項又は第（８）項に記載のインク組成物」、（１１）「前記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（７）項乃至第（１０）項の何れかに記載のインク組成物」、（１２）「前記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（７）項乃至第（１１）項の何れかに記載のインク組成物」、（１３）「前記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（７）項乃至第（１２）項の何れかに記載のインク組成物」、（１４）「前記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を特徴とする前記第（１３）項に記載のインク組成物」、（１５）「前記インク組成物が、アニオン性基を有する界面活性剤を含有することを特徴とする前記第（７）項乃至第（１４）項の何れかに記載のインク組成物」、（１６）「前記アニオン性基を有する界面活性剤が、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であることを特徴とする前記第（１５）項に記載のインク組成物」、（１７）「前記インク組成物が、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したことを特徴とする前記第（７）項乃至第（１６）項の何れかに記載のインク組成物」、（１８）「前記インク組成物が、炭素数６以上のジオールとアルキルエーテルを含有したことを特徴とする前記第（７）項乃至第（１７）項の何れかに記載のインク組成物」、（１９）「前記インク組成物の電導度が１ｍＳ／ｃｍ以上であることを特徴とする前記第（７）項乃至第（１８）項の何れかに記載のインク組成物」、（２０）「前記インク組成物のｐＨが６以上１１以下に調整されたことを特徴とする前記第（７）項乃至第（１９）項の何れかに記載のインク組成物」によって解決される。
【００２５】
また、上記課題は、本発明の（２１）「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、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前記第（７）項乃至第（２０）項の何れかに記載のインク組成物を用いたインクジェット方式により形成することを特徴とするバンプ形成方法」、（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、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、はんだ材料層をインクジェット方式により形成し、かつインクジェット方式に用いられはんだ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（２１）項に記載のバンプ形成方法」、（２３）「前記インク組成物が、少なくともはんだ材料、分散剤、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を特徴とする前記第（２１）項又は第（２２）項に記載のバンプ形成方法」、（２４）「前記はんだ合金材料の粒径が５０ｎｍ以下であることを特徴とする前記第（２１）項乃至第（２３）項の何れかに記載のバンプ形成方法」、（２５）「前記はんだ合金材料の粒径が１０ｎｍ以下であることを特徴とする前記第（２１）項乃至第（２３）項の何れかに記載のバンプ形成方法」、（２６）「前記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（２１）項乃至第（２５）項の何れかに記載のバンプ形成方法」、（２７）「前記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（２１）項乃至第（２６）項の何れかに記載のバンプ形成方法」、（２８）「前記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（２１）項乃至第（２７）項の何れかに記載のバンプ形成方法」、（２９）「前記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を特徴とする前記第（２８）項に記載のバンプ形成方法」、（３０）「前記インク組成物が、アニオン性基を有する界面活性剤を含有することを特徴とする前記第（２１）項乃至第（２９）項の何れかに記載のバンプ形成方法」、（３１）「前記アニオン性基を有する界面活性剤が、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であることを特徴とする前記第（３０）項に記載のバンプ形成方法」、（３２）「前記インク組成物が、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したことを特徴とする前記（２１）項乃至第（３１）項の何れかに記載のバンプ形成方法」、（３３）「前記インク組成物が、炭素数６以上のジオールとアルキルエーテルを含有したことを特徴とする前記第（２１）項乃至第（３２）項の何れかに記載のバンプ形成方法」、（３４）「前記インク組成物の電導度が１ｍＳ／ｃｍ以上であることを特徴とする前記第（２１）項乃至第（３３）項の何れかに記載のバンプ形成方法」、（３５）「前記インク組成物のｐＨが６以上１１以下に調整されたことを特徴とする前記第（２１）項乃至第（３４）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。
【００２６】
また、上記課題は、本発明の（３６）「前記第（２１）項乃至第（３５）項の何れかに記載のバンプ形成方法により形成されたことを特徴とするバンプ径３０μｍ以下であることを特徴とするバンプ」、（３７）「バンプ径が１０μｍ以下であることを特徴とする前記第（３６）項に記載のバンプ」、（３８）「バンプ径が１μｍ以下であることを特徴とする前記第（３７）項に記載のバンプ」によって解決される。
【００２７】
なお、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。）。
【００２８】
【特許文献４】
特開２００１−１７２５３２号公報
【特許文献５】
特開２００１−２６２０２３号公報
【特許文献６】
特開２００２−１３８２２９号公報
【特許文献７】
特開２００１−９２１６５号公報
【特許文献８】
特開２００２−１３８２１６号公報
【００２９】
本発明における、バンプ形成方法においてインクジェット方法によって塗布される、はんだ合金材料を含有するインク組成物は、下記（１）〜（３）のいずれかの要件を有するものであれば好ましい。
これらの要件は、バンプ形成方法においてインクジェット方法によって塗布することが可能な、導電性材料あるいはフラックス材料を含有するインク組成物にも適用可能である。
【００３０】
（１）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。
（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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
【発明の実施の形態】
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。
【００４２】
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、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、はんだ合金材料層もしくはフラックス材料層もしくは導電性接着層をインクジェット方式により形成し、かつ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、インク組成物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が含まれる製造工程で製造されたインク組成物であることを特徴とするバンプ形成方法である。
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。
【００４３】
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。
【００４４】
＜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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
＜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。
【００５７】
【化１】
Ｒ−０−（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｍＣＨ_２ＣＯＯＭ …（ＩＩ）
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
【００５８】
【化２】
ＣＨ_２ＣＯＯ−Ｒ_５
｜ …（ＩＩＩ）
ＭＯ_３ＳＣＨＣＯＯ−Ｒ_６
Ｒ_５，６：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
【００５９】
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下記一般式（ＩＶ）、アセチレングリコール系界面活性剤である下記一般式（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。
【００６０】
【化３】

Ｒは分岐しても良い６〜１４の炭素鎖 ｋ：５〜１２
【００６１】
【化４】

（ｐ、ｑは０〜４０）
【００６２】
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以上では保存時に前記一般式（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前記一般式（ＩＩＩ）を用いる場合はｐＨを６〜９とすることが好ましい。
【００６３】
本発明に用いることができる一般式（ＩＩ）、（ＩＩＩ）、（ＩＶ）（Ｖ）の添加量は０．０５〜１０重量％の間でプリンタ−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。
【００６４】
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。
【００６５】
【化５】

【００６６】
【化６】

【００６７】
【化７】

【００６８】
【化８】

【００６９】
【化９】

【００７０】
【化１０】

【００７１】
【化１１】

【００７２】
【化１２】

【００７３】
【化１３】

【００７４】
【化１４】

【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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−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。
【００７８】
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およぼさずに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。
【００７９】
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ール、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。
【００８０】
＜３．フラックスインク組成物＞
本発明においては、先述のように、フラックス組成物をインク形体にして、それをインクジェット方式を用いて吐出・塗布し、フラックス組成物の層を形成し、それとはんだ合金材料と共に加熱溶融してバンプを形成することができる。
その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。
【００８１】
また、本発明における上記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。
【００８２】
さらに、これら本発明における上記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。
【００８３】
▲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。
【００８４】
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。
【００８５】
▲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。
【００８６】
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。
【００８７】
▲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。
【００８８】
＜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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
＜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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
【実施例】
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）
【００９７】
（実施例１）
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）に平均粒径６ｎｍ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した。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。その後、容器内に下記インク組成物で示す界面活性剤の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、下記に示すその他のインク組成物を添加し、よく攪拌した後０．５ミクロンのフィルターでろ過し、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インク組成物１の性質を示す。
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：（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％
合計：１，４−ブタンジオール２４ｗｔ％
【００９８】
（実施例２）
平均粒径５ｎｍのはんだ微粒子（千住金属工業株式会社製）を用いた以外は実施例１と同様な操作で分散液２とインク組成物２を得た。表２に分散液２の分散状態、フィルターの状態及びインク組成物２の性質を示す。
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％
【００９９】
（実施例３）
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）を用い、実施例１において、二酸化炭素を高圧で導入する代わりに、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後、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、下記インク組成物で示す界面活性剤の２５％水溶液２ｇとその他のインク組成物を添加し、よく攪拌した後０．５ミクロンのフィルターでろ過し、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インク組成物３の性質を示す。
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：前記（ＶＩ）の活性剤 Ｒ：Ｃ_９Ｈ_１９ 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％
【０１００】
（実施例４）
平均粒径５ｎｍのはんだ微粒子（ニホンハンダ株式会社製）を用いた以外は実施例３と同様の操作で、分散体４とインク組成物４を作製した。表２に分散液４の分散状態、フィルターの状態及びインク組成物４の性質を示す。
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％
合計：１，４−ブタンジオール２４．２ｗｔ％
【０１０１】
（実施例５）
平均粒径５ｎｍのはんだ微粒子（ニホンハンダ株式会社製）を用いた以外は実施例１と同様の操作で分散体５とインク組成物５を作製した。表２に分散液５の分散状態、フィルターの状態及びインク組成物５の性質を示す。
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：Ｃ_１０Ｈ_２１ 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％
合計：１，４−ブタンジオール２４．６ｗｔ％
【０１０２】
（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のインクジェットヘッド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。
【０１０３】
【表２】

【０１０４】
【表３】

【０１０５】
下記作製例（１）〜（８）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。
（１）金微粒子：平均粒径６ｎｍ（タムラ化研株式会社製）
（２）銀微粒子：平均粒径５ｎｍ（タムラ化研株式会社製）
（３）銅微粒子：平均粒径８ｎｍ（タムラ化研株式会社製）
（４）Ｉｎ微粒子：平均粒径５ｎｍ（日本アルファメタルズ株式会社製）
（５）導電性カーボン微粒子：平均粒径５ｎｍ（花王株式会社製）
（６）導電性樹脂：平均粒径７ｎｍ（ライオン株式会社製）
（７）異方性導電樹脂：平均粒径８ｎｍ（ソニーケミカル株式会社製）
（８）異方性導電樹脂：平均粒径５ｎｍ（ソニーケミカル株式会社製）
【０１０６】
（作製例１）
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）に平均粒径６ｎｍの金微粒子（タムラ化研株式会社製）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した。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。その後、容器内に下記インク組成物で示す界面活性剤の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、下記に示すその他のインク組成物を添加し、よく攪拌した後０．５ミクロンのフィルターでろ過し、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インク組成物の性質を示す。
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％
合計：１，４−ブタンジオール２４ｗｔ％
【０１０７】
（作製例２）
平均粒径５ｎｍの銀微粒子（タムラ化研株式会社製）を用いた以外は、作製例１と同様な操作で分散液７とインク組成物７を得た。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。
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％
【０１０８】
（作製例３）
平均粒径８ｎｍの銅微粒子（タムラ化研株式会社製）を用いた以外は、作製例１と同様な操作で分散液８とインク組成８を得た。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。
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：Ｃ_９Ｈ_１９ 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％
【０１０９】
（作製例４）
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）を用い、作製例１と同様な操作で分散液９とインク組成物９を得た。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。
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％
【０１１０】
（作製例５）
平均粒径５ｎｍの導電性カーボン微粒子（花王株式会社製）を用い、作製例１において、二酸化炭素を高圧で導入する代わりに、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後、下記インク組成物で示す界面活性剤の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、下記に示す残りのインク組成物を添加し、よく攪拌した後０．５ミクロンのフィルターでろ過し、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インク組成物１０の性質を示す。
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：Ｃ_１０Ｈ_２１ Ｋ：７１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２４．６ｗｔ％
【０１１１】
（作製例６）
平均粒径７ｎｍの導電性樹脂（ライオン株式会社製）を用いた以外は、作製例５と同様な操作で、分散液１１とインク組成物１１を得た。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。
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％
【０１１２】
（作製例７）
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）を用いた以外は、作製例５と同様な操作で、分散体１２とインク組成物１２を作製した。表４に分散液１２の分散状態、フィルターの状態及びインク組成物１２の性質を示す。
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％
【０１１３】
（作製例８）
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）を用いた以外は、実施例５と同様な操作で、分散体８とインク組成物８を作製した。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。
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：Ｃ_１０Ｈ_２１Ｋ：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％
合計：１，４−ブタンジオール２３．５ｗｔ％
【０１１４】
【表４】

【０１１５】
（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。
【０１１６】
【表５】

【０１１７】
作製例９〜１６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。
【０１１８】

【０１１９】

【０１２０】

【０１２１】

【０１２２】

【０１２３】

【０１２４】

【０１２５】

【０１２６】
（インクジェット方式によるバンプ作製方法）
次に、上記実施例１〜５のハンダ合金材料インク組成物を用いてはんだバンプを形成した。
上記はんだバンプは、以下のようにして形成した。
すなわち、先ず、図３に示すようなＬＳＩウエハ（９１）上のアルミパッド（９２）の一部にかかるようなパッシベーション（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。
そして、上記各層の形成されたＬＳＩウエハ（９１）を大和製作所社製のウエットバック装置ＮＲＹ−１０１Ｖ６ＬＵ（機種名）内に配し、所定条件で加熱を行ない、はんだ合金材料とフラックスを溶融させて、図６に示すような略球形のはんだバンプ（９７）を中間金属層（９４）を介してアルミパッド（９２）上に接続端子として形成する。
【０１２７】
（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。
（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おいては、ウエットバック装置（大和製作所製ＮＲＹ−１０１Ｖ６ＬＵ）内の各区間を、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。
ま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。
【０１２８】
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ク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。
【０１２９】
【表６】

【０１３０】
＜第１〜８のバンプの作製＞
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のはんだ微粒子含有インク組成物（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に第１〜８のバンプの作製について示す。
【０１３１】
【表７】

【０１３２】
＜第９〜第１６のバンプの作製＞
第９〜第１６のバンプの中間金属層の代わりに、導電性接着層を設けたバンプを作製した。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、前記と同様にしてバンプ径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に第９〜１６のバンプの作製について示す。
【０１３３】
【表８】

【０１３４】
＜第１７〜第２０のバンプ作成（バンプ径；０．５μｍ〜５μｍ）＞
作製例１で挙げ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のヘッド（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。
【０１３５】
次に、実施例１で挙げ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導電性接着層に対応して、それぞれ１ｐｌ・０．６ｐｌ・０．２ｐｌ・０．１ｐｌと吐出・積層して、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。
【０１３６】
次に、作製例９で挙げ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、表６に示す加熱溶融条件により加熱溶融を行ないはんだバンプを形成した。はんだバンプの大きさは、それぞれ５μｍ・３μｍ・１μｍ・０．５μｍ径であった。この形成方法により、これまで作製が困難とされていた４種類の極小バンプ径のはんだバンプが形成できた。この形成方法により作成したバンプを便宜上第１７〜第２０のバンプ（＃１７〜＃２０）と呼ぶことにする。
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、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り膜厚を変えることが可能である。
【０１３７】
前記作製例１７〜２０とは別に、はんだ層とフラックス層をインクジェット方式により形成し、中間金属層を従来の形成方法で形成することにより、インクジェット方式にあまり適さないインク組成材料であっても、インクジェット方式に用いられる他のインク組成材料と組み合わせることにより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増す。インクジェット方式以外の従来の塗布方法としては、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、バーコート法等が挙げられる。
【０１３８】
（従来方式によるはんだバンプの作製）
次に、従来のはんだバンプ形成方法について説明する。
従来方式による形成される比較用バンプは、図８（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）上に形成することができる。
すなわち、まず図８（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。
【０１３９】
次いで、図８（Ｂ）に示すように、ウエハ（４０）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当該ウエハ（４０）の一面（４０Ａ）にパッド（４１）とバンプとの密着性を向上し得る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）とを順次積層形成してこれら接着層（４４）及びバリアメタル層（４５）でなるＢＬＭ膜層（４６）を積層形成する。
この後、ウエハ（４０）の一面（４０Ａ）に載置されたメタルマスクを取り除く（又は、フォトレジスト膜を剥離する）と共に、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）を除去する。これにより、ウエハ（４０）の一面（４０Ａ）の各パッド（４１）上には、ＢＬＭ膜層が積層形成される。
【０１４０】
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。
この後、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。これにより、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。
ただし、この従来方式によるバンプ形成方法においては、メッキ法を適用して各ＢＬＭ膜層（４６）上にそれぞれバンプ材料（４８）が形成されているウエハ（４０）として、例えば田中貴金属販売株式会社製のウエハ（４０）を購入した。
また、蒸着法を適用して各ＢＬＭ膜層（４６）上にそれぞれバンプ材料（４８）が形成されているウエハ（４０）として、例えば日本ＩＢＭ株式会社製のウエハ（４０）を購入した。
【０１４１】
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_２）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_２ Ｓｏｌｄｅｒ Ｒｅｆｌｏｗ Ｓｙｓｔｅｍ ＮＲＹ−１０１Ｖ６ＬＶ（製品名）を用いて、当該Ｎ_２ソルダ加熱溶融装置内部の２５〜３０ｐｐｍ程度の酸素（Ｏ_２）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、球形状でなる比較用バンプ（４８Ａ）を形成する。
これらの作製過程を図１４（Ａ）〜（Ｄ）に簡単に示す。
【０１４２】
なお、表６に示すように、このＮ_２ソルダ加熱溶融装置では、内部に第１ゾーン〜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、これら各第１〜第６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いる。
また、このＮ_２ソルダ加熱溶融装置では、ウエハ（４０）を各第１〜第６ゾーン内において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_２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）を介して比較用バンプ（４８Ａ）を形成する。
【０１４３】
一方、このＮ_２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）を介して比較用バンプ（４８Ａ）を形成する。
なお、このＮ_２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秒程度として第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。
【０１４４】
また、比較用バンプ（４８Ａ）を形成する方法としては、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るようにした。
ここで、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ックス５３０（製品名）を塗布する。
この後、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。これにより各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、比較用バンプ（４８Ａ）が形成される。
【０１４５】
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比較用バンプ（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。
これによりウエハ（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）上にそれぞれ比較用バンプ（４８Ａ）を形成することができる。
【０１４６】
（実施例と比較例の特性比較）
ここで、実施例１〜５のそれぞれ形成されたバンプ（以下、これらを第１のバンプ、第２のバンプ、第３のバンプ及び第４のバンプと呼ぶ）と従来方式によるバンプ形成方法を用いて形成された３種類の比較用バンプ（４８Ａ）（以下、これらを第１の比較用バンプ、第２の比較用バンプ及び第３の比較用バンプと呼ぶ）とを、バンプの外観及びバンプの断面の観察、機械的強度試験、洗浄性試験及び実際にウエハ（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。
【０１４７】
まず、バンプの外観及びバンプの断面の観察では、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）を用いて、４０倍に拡大したバンプの外観を目視観察するようにした。また、電子顕微鏡（以下、これをＳＥＭと呼ぶ）として、例えば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するようにした。
【０１４８】
また、バンプの機械的強度試験では、バンプ強度試験機として、例えば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。
【０１４９】
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するようにした。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）（比較用バンプ（４８Ａ）の場合）から剥がれるときの強度を測定するようにした。
【０１５０】
洗浄性試験については、バンプ形成時、フラックスを用いる従来方式によるバンプ形成方法によって形成された比較用バンプ（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。
なお、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）を用いて４０倍に拡大して観察し、ＳＥＭとして、例えば日本電子株式会社製のＳＣＡＮＮＩＮＧ ＭＩＣＲＯＳＣＯＰＥ ＪＳＭ−５３００ＬＵ（製品名）を用いて１０００〜３０００倍に拡大して観察するようにした。
【０１５１】
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ヨン試験及び高温保持試験を行なった。
まず、冷熱衝撃プログラム試験においては、冷熱衝撃試験装置として、例えば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するようにした。
なお、この冷熱衝撃試験装置は、当該装置内部を１時間程度の間ほぼ−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時間程度の間保ち、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な３時間でなる１サイクルの温度変化を順次繰り返すようになされている。
【０１５２】
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、例えば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するようにした。
【０１５３】
さらに、高温保持試験では、高温保持試験機として、例えば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するようにした。
【０１５４】
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。なお、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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
【表９】

【０１５７】
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。
【０１５８】
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の比較用バンプは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の比較用バンプは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。
【０１５９】
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径にお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。
【０１６０】
【表１０】

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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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、これらの第１〜第１６のバンプと導電性接着層との接合部分にはクラックは発生せず、バンプと導電性接着層とが固着している。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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の比較用バンプの場合、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の比較用バンプと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の比較用バンプとウエハ（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。
【０１６５】
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の比較用バンプと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の比較用バンプとウエハ（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、第１〜第１６のバンプはウエハ（４０）の各パッド（４１）上に固着されている。
【０１６６】
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比較した結果を表１１に示し、後に具体的に説明する。
【０１６７】
【表１１】

【０１６８】
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。
【０１６９】
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
【０１７０】
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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
（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。
【０１８０】
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１〜１１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１〜９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１〜９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。
これによって、はんだバンプ１〜１１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。
【０１８１】
活性剤として、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し、残さが残らない有機酸系活性剤と、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し、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、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実施例１、２においては、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。
【０１８２】
また、活性剤として、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し、残さが残らない有機酸系活性剤と、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含む実施例３においては、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、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。
【０１８３】
さらに、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１〜１１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。
【０１８４】
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。
【０１８５】
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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
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。
【０１８８】
【発明の効果】
以上、詳細かつ具体的な説明により明らかなように、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って、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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
また、こ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。
【図面の簡単な説明】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】従来用バンプの形成手順を示す略線的断面図である。
【図９】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。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】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。
【図１３】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。
【図１４】はんだバンプ形成手段を示す図である。
【図１５】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。
【図１６】超臨界流体装置の略図である。
【符号の説明】
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 ＢＬＭ膜層
４７ フォトレジスト膜
４８ バンプ材料
４８Ａ 従来用バンプ
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[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a bump forming method, a bump forming ink composition, and a semiconductor element by an ink jet method, for example, forming a bump electrode (so-called bump) on a plurality of bump forming positions formed on a bump forming object by an ink jet method. The method is suitable for application to a bump forming method for forming a bump, an ink composition for forming a bump used for forming the bump, and a semiconductor element having a bump formed by the bump forming method.
[0002]
[Prior art]
In the bump formation method, for example, a wafer on which a plurality of circuits (hereinafter, referred to as IC circuits) corresponding to an IC (Integrated Circuit) chip is formed as a bump formation target is formed on each IC circuit by the following procedure. A bump is formed on each of the plurality of external electrodes (pads). That is, first, the peripheral end 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 or negative photoresist film is laminated on one surface of the wafer, and 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 capable of improving the adhesion between pads and 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, and forming an intermediate metal layer or Cr / Cu / Also called Au.
[0003]
Thereafter, the photoresist film formed on one surface of the wafer is peeled off, and the BLM film layer formed on the photoresist film is removed. Thus, a BLM film layer is formed on each pad of the wafer.
Next, a photoresist film is formed again on one surface of the wafer, and the photoresist film is exposed according to each BLM film layer, and then developed to expose each BLM film layer. Thereafter, a bump is 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 openings corresponding to the respective BLM film layers is used instead of the photoresist film). The material is laminated. 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. As a result, a bump material is formed on each BLM film layer.
The bump material is formed by sequentially laminating lead and tin. If the entire weight of the bump material is 100%, the weight of lead is selected in advance so that the weight of lead becomes an arbitrary ratio of 90 to 98%. In addition, the weight of tin is previously selected so as to be an arbitrary ratio of 10 to 2% according to the weight of lead.
[0004]
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 the lead and tin to form a solder. At this time, the solder is formed into a spherical shape by the surface tension in the molten state and the action of the flux. Thus, a bump made of spherical solder can be formed on each pad of each IC circuit formed on the wafer via the BLM film layer.
[0005]
By the way, in such a bump forming method, first, when a BLM film layer is formed on each pad of a wafer (hereinafter, this is referred to as a BLM film layer forming step), the photoresist is formed as described above. A film forming step and a step of removing the photoresist film are required. Further, about 3 to 5 wafers can be loaded into the sputtering apparatus at one time. Therefore, in the BLM film layer forming process, there is a problem that the process becomes complicated and a large amount of work time is required.
In addition, in the photoresist film removing step, the BLM film layer of 99% or more of the entire 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.
[0006]
Further, chromium used for the BLM film layer is a metal material harmful to the human body. When the photoresist film is peeled off 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 forming step, a work environment and a certain facility where the worker can work safely are required, and a waste liquid treatment facility that can safely treat the waste liquid of the strong alkaline solution and the organic solvent is required. However, there is a problem that the equipment becomes complicated.
Further, in the step of removing the photoresist film, the photoresist film may not be completely removed but slightly remains on the passivation film. As described above, in a state where the photoresist film on the passivation film remains, bump materials are formed on each of the BLM film layers, and when these bump materials are heated and melted, the remaining photoresist is deposited on the passivation film. There was a burning problem.
[0007]
On the other hand, in this bump forming method, when a bump material is formed on each of the BLM film layers (hereinafter referred to as a bump material forming step), the same as in the above-described BLM film layer forming step. And a step of forming a photoresist film (or metal mask) and a step of removing the photoresist film (or metal mask). Therefore, there is a problem that the process is complicated in the bump material forming process.
In the step of removing the photoresist film (or metal mask) in the bump material forming step, similarly to the case of the above-described BLM film layer forming step, the bump material laminated on one surface of the wafer is formed together with the photoresist film. More than 99% of the bump material, based on the total weight of the bump, is removed. For this reason, most of the bump materials (that is, lead and tin) laminated on one surface of the wafer are wasted, and there is a problem that the cost increases.
Further, in the step of removing the photoresist film in the bump material forming step, the photoresist film may not be completely removed and may slightly remain on the passivation film. As described above, when the bump material is heated and melted in a state where the photoresist film remains on the passivation film, there is a problem that the remaining photoresist is scorched on the passivation film.
[0008]
By the way, when a plating method is applied in the bump material forming step, an acid solution, an alkali solution, an organic solvent, and the like harmful to the human body are used in the plating process of the wafer. Therefore, even in this case, a work environment and some facilities that allow the worker to work safely are required, and a waste liquid treatment facility for safely treating waste liquids such as an acid solution, an alkaline solution, and an organic solvent is required. There was a problem that the equipment in the forming process became complicated.
[0009]
In the bump material forming step, when a wafer is plated, unevenness due to a photoresist film formed in advance on one surface of the wafer is formed. 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 be uneven. Therefore, in this plating process, it is difficult to form the bump material of lead and tin so as to have a predetermined thickness on one surface of the wafer, and the blending amount of lead and tin of the bump material varies. Will be.
Therefore, when a flux is applied to the bump material formed on the BLM film layer and melted by heating, the molten lead and tin are non-uniformly synthesized, and a bubble defect (hereinafter referred to as “bubble defect”) is formed inside the formed bump. , Which are called voids) and cracks. In addition, bumps having different sizes are formed, bumps having a distorted shape (hereinafter, referred to as deformed bumps) are formed, and bumps scattered on the passivation film (hereinafter, referred to as scattered bumps). ) Is formed, and there is a problem that adjacent bumps come into contact with each other to generate a bridge.
[0010]
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 one time. For this reason, there has been a problem that a large amount of time is required to form a bump material on a BLM film layer for a plurality of wafers. Also, in this vapor deposition apparatus, one surface of the wafer is caused by various problems in the structure of the vapor deposition apparatus, such as one surface of the wafer being inclined with respect to the vapor deposition source (lead and tin). In some cases, it may be difficult to form the bump materials, such as lead and tin, to have a predetermined thickness.
For this reason, similarly to the case of the plating process described above, the compounding 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, there is a problem that the molten lead and tin are non-uniformly synthesized, and voids and cracks are generated inside the bump. In addition, bumps having different sizes are formed, irregular bumps are formed, scattered bumps are formed on the passivation film, and adjacent bumps come into contact with each other.
[0011]
Further, when a printing method is applied in the bump material forming step, cream solder is printed on each of the BLM film layers by a squeegee via a metal mask having an opening corresponding to each of the BLM film layers. However, in this printing method, since the distance between the squeegee and the metal mask becomes uneven, the amount of cream solder (printing accuracy) printed on each BLM film layer through the opening of the metal mask is increased. ) Had a problem. 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 reduced. In addition, there is a problem in that, due to variations in the cream solder, bumps having different sizes are formed, odd-shaped bumps are formed, and adjacent bumps come into contact with each other, thereby causing a bridge.
[0012]
By the way, in this bump forming method, after a bump is formed on each pad of a wafer, the flux remaining on one surface of the wafer is cleaned using various organic solvents. For this reason, also in this cleaning step, a work environment and some equipment that allow the worker to work safely are required, and waste liquid treatment equipment that can safely treat the waste liquid of these various organic solvents is required. There was a problem that the equipment of the process became complicated.
As described above, the conventional bump forming method includes a plurality of steps, and if a defect occurs in any one of the steps, all the previous steps are wasted. Therefore, in this bump forming method, there is a problem that the damage in the case where a defect occurs increases in a later process.
[0013]
In order to solve the problems as described above, in a bump forming method of forming bumps at a plurality of bump forming positions on a surface of a bump forming object, the bump forming positions of the bump forming object are formed on one surface of a base material. A second step of providing a conductive adhesive on each of the bumps and / or on each of the bump formation positions of the bump forming object; and The base material and the object to be bump-formed are brought into contact with each other so that the bump-forming positions corresponding to the bumps are brought into contact with each other via the conductive adhesive, and the respective bumps and the corresponding bump-forming positions are positioned. And a fourth step of solidifying the conductive adhesive to fix each of the bumps to the corresponding bump forming position. And a fifth step of separating the base material from the bumps fixed to the respective bump formation positions of the bump formation object. Has been confirmed to be able to be shortened (for example, see Patent Document 1).
[0014]
Further, the flux material used for preparing the solder bump contains at least a rosin, an activator, and a solvent, and contains 1% to 99% of a natural rosin, a hydrogenated rosin, and a total weight of the natural rosin and the hydrogenated rosin. A solute to be mixed at an arbitrary ratio, an activator 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 have a smooth glossy surface, have a nearly ideal spherical shape, and have no voids or cracks inside. It has been confirmed that there is an effect such that scattering of the solder alloy does not occur (for example, see Patent Document 2).
[0015]
In addition, the produced solder bumps have good surface gloss, surface properties and shape, and also have the effect of preventing the scattering of solder alloy during the production process. It is proposed to use a rosin, an activator and a solvent, which include a component which decomposes and sublimates in a temperature range of 100 ° C to 300 ° C and a component which decomposes and activates in a temperature range of 350 ° C to 400 ° C as the activator. (For example, see Patent Document 3).
[0016]
However, a problem that also occurs when such an improved flux is used is that in a normal bump forming method, after bumps are formed on each pad of the wafer, the bump is formed on one surface of the wafer using various organic solvents. The remaining flux is cleaned. For this reason, also in this cleaning step, a work environment and some facilities that allow the worker to work safely are required, and waste treatment facilities that can safely treat the waste liquid of these various organic solvents are required. There is a problem that the equipment of the process becomes complicated.
[0017]
In addition, the diameter of the bump manufactured by the conventional method is about 50 μm, and it has been difficult to mass-produce a bump having a smaller diameter, especially at a manufacturing level. This is because the conventional method repeats a complicated process many times, so that the bumps to be formed tend to be irregular, and the smaller the diameter is, the more likely it is to be irregular, making it difficult to form bumps with a uniform diameter. Further, there is a problem that void cracks and irregular bumps are easily generated in the bumps manufactured by the conventional method, and the tendency becomes larger as the bumps become smaller.
In other words, in the conventional method, the smaller the bumps, the stricter the process control becomes. If the final bumps are obtained, most of the raw materials are discarded and wasted, and furthermore, heat treatment is required. There's a problem.
However, in the Internet society, it is conceivable that further high integration and high density mounting of ICs will be promoted in the future. For this reason, the appearance of bumps having a smaller diameter, especially solder bumps having a diameter of 30 μm or less has been expected in recent years. The reality is that we have reached today without the proposal.
Further, voids and cracks are observed in the conventional bumps, and peeling from the intermediate metal layer or the pad may occur, which is a problem.
[0018]
Further, the following five types of tests are usually performed on solder bumps.
(1) Observation of the appearance of solder bumps with a metallographic microscope
(2) Observation of cross section of bump by SEM
(3) Mechanical strength test (Shear test / tensile strength test)
(4) Detergency test
(5) Reliability test when IC chip is mounted on wiring board
In these tests, bumps manufactured by a conventional method have many problems as follows.
[0019]
[Table 1]

[0020]
[Patent Document 1]
JP-A-9-205095 (Claim 1, page 4, left column, line 44 to right column, line 7)
[Patent Document 2]
JP-A-9-10988 (Claim 1, page 3, right column, line 13 to page 6, right column, line 18)
[Patent Document 3]
JP-A-8-155675 (Claim 1, page 4, right column, line 33 to page 5, line 19)
[0021]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor device in which a function expected from a solder bump is sufficiently satisfied and a small-diameter solder bump which cannot be formed conventionally has been formed.
Another object of the present invention is to provide a semiconductor element on which a solder bump having few voids or cracks is formed.
Another object of the present invention is to provide a semiconductor element on which a solder bump which does not cause separation from an intermediate metal layer or a pad is formed.
Further, it is an object of the present invention to provide a method for forming a solder bump, which can greatly reduce the working time, and an ink composition for forming a solder bump used in the method.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, on the intermediate metal layer formed on the external electrode pad of the semiconductor element, a solder alloy material layer and a flux material layer It was confirmed that it is effective to form the solder alloy material layer and the flux material layer by the ink jet method when the bumps are formed by heating and melting after sequentially forming. 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.
The present inventors, based on these findings, especially during the process of manufacturing a solder alloy material composition used to form a solder alloy material layer by an inkjet method, in a supercritical fluid or subcritical fluid It was confirmed that the ink composition containing ultrafine particles having a uniform particle size of 30 nm or less, which was considered to be impossible so far, can be stably produced by using the steps performed.
[0023]
That is, the object of the present invention is to provide (1) a method for producing a solder alloy material characterized by dissolving a solder alloy material in a supercritical fluid or subcritical fluid and then depositing crystals, and (2). (1) wherein the solder alloy material is dissolved in a supercritical fluid or a subcritical fluid, and then the solubility of the solder alloy material in the supercritical fluid or the subcritical fluid is reduced to precipitate crystals. (3) A method for producing a solder alloy material according to (1), wherein the solder alloy material is dissolved in a supercritical fluid or a subcritical fluid, and then mixed with another solvent to precipitate crystals. (1) A method for producing a solder alloy material according to the item (1), (4) A method in which a solder alloy material is dissolved in a supercritical fluid or a subcritical fluid, and then the temperature is changed to precipitate crystals. (5) The method for producing a solder alloy material according to the above (1), wherein the supercritical fluid or the subcritical fluid is formed from at least one of a ketone solvent, an alcohol solvent, and an aromatic solvent. The method for producing a solder alloy material according to any one of the above items (1) to (4) ", (6)" a ketone solvent or an alcohol solvent or an aromatic solvent ". The solvent is acetone, methyl ethyl ketone, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, benzene, toluene, o-xylene, m-xylene, p-xylene, ethylbenzene, isopropylbenzene, 1,3,5-trimethylbenzene, chlorobenzene, o-dichlorobenzene, m-dichlorobenzene, p-dichlorobenzene, phenol, o- (5) The above (5), which is at least one selected from the group consisting of resole, m-cresol, p-cresol, benzyl alcohol, anisole, acetophenone, nitrobenzene, benzonitrile, aniline, and methyl benzoate. Solder alloy material manufacturing method ".
[0024]
In addition, the above object is achieved by (7) forming a solder alloy material layer and a flux material layer sequentially on an intermediate metal layer formed on an external electrode pad of a semiconductor element, and then heating and melting the solder alloy material layer and the flux material layer. A method for forming a bump, wherein a solder material layer is formed by an ink-jet method, and an ink composition used in the ink-jet method and constituting a solder material includes at least one of the above items (1) to (6). (8) An ink composition comprising a solder material, an organic solvent, and a wetting agent according to any of (1) to (6). (7) The ink composition according to the above (7), further comprising a solder material, a dispersant, an organic solvent, a polyol, a glycol ether, a surfactant, and a wetting agent. (10) The ink composition according to the above (7) or (8), wherein the particle size of the solder alloy material is 50 nm or less. (7) or (8), wherein the ink composition has a viscosity of 1 to 20 mPa · s and a surface tension of 20 to 70 mN. / M, a contact angle with a material constituting a nozzle surface of the inkjet head is 30 to 170 °, wherein the ink composition according to any one of the above items (7) to (10), (12) “The ink composition according to any one of (7) to (11), wherein the solid content concentration of the ink composition is 0.01 to 10.0 wt%” (13) "The vapor pressure of the ink composition is 0.00 The ink composition according to any one of the above items (7) to (12), comprising at least one solvent of from 50 to 50 mmHg (room temperature), (14) "the organic solvent is 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, 1,2,6-hexanetriol, thiodiglycol, 2-pyrrolidone, N -Methyl-2-pyrrolidone, N-hydroxyethyl-2-pi (15) The ink composition according to the above (13), comprising at least one or more water-soluble organic solvents selected from lolidone and 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone. "The ink composition according to any one of the above items (7) to (14), wherein the ink composition contains a surfactant having an anionic group", (16) The ink composition according to the above item (15), wherein the surfactant having an anionic group is a polyoxyethylene alkyl ether acetate or a dialkyl sulfosuccinate. Ink composition, acetylene glycol-based surfactant, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl phenyl ether, polyethylene-polypropylene copolymer, (18) The ink composition according to any one of (7) to (16), wherein the ink composition contains at least one surfactant selected from nitrogen-based surfactants. (19) The ink composition according to any one of (7) to (17), wherein the ink composition contains a diol having 6 or more carbon atoms and an alkyl ether. "The ink composition according to any one of the above items (7) to (18), wherein the conductivity of the ink composition is 1 mS / cm or more", (20) "the ink composition" The ink composition according to any one of the above items (7) to (19), wherein the pH of the material is adjusted to 6 or more and 11 or less.
[0025]
The above object is also achieved by (21) forming a solder alloy material layer and a flux material layer sequentially on an intermediate metal layer formed on an external electrode pad of a semiconductor element and then heating and melting the solder alloy material layer and the flux material layer. A method for forming a bump, wherein the solder alloy material layer is formed by an inkjet method using the ink composition according to any one of the above items (7) to (20). Method, (22) "A method in which 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 heated and melted to form a bump. There, the solder material layer is formed by an inkjet method, and the ink composition used for the inkjet method and constituting the solder material is at least a solder material, an organic solvent, (Bump forming method according to the above item (21), characterized by containing a lubricant), (23) "The ink composition comprises at least a solder material, a dispersant, an organic solvent, a polyol, a glycol ether, and an interface. Item (21) or (22), wherein the solder alloy material contains an activator and a wetting agent, and (24) that the particle size of the solder alloy material is 50 nm or less. (25) The bump forming method according to any one of (21) to (23), wherein the particle size of the solder alloy material is 10 nm or less. (21) The bump forming method according to any one of the above items (21) to (23), (26) “the ink composition has a viscosity of 1 to 20 mPa · s, a surface tension of 20 to 70 mN / m, and an ink jet head. Nozzle surface (27) The method for forming a bump according to any one of (21) to (25), wherein a contact angle to a material to be formed is 30 to 170 °. (28) The ink composition according to any one of (21) to (26), wherein the solid content concentration is 0.01 to 10.0 wt%. (29) wherein at least one kind of solvent having a vapor pressure of 0.001 to 50 mmHg (room temperature) is contained. "The organic solvent is glycerin, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, 1,3-butanediol, 2,3-butane. Tandiol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, tetraethylene glycol, 1,6-hexanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, polyethylene glycol, 1,2,4-butanetriol, At least one selected from 1,2,6-hexanetriol, thiodiglycol, 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, N-hydroxyethyl-2-pyrrolidone, and 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone (30) The ink forming method according to (28), wherein the ink composition contains a surfactant having an anionic group. The bump forming method according to any one of the above items (21) to (29), "(31)" the anion Wherein the surfactant having a group is polyoxyethylene alkyl ether acetate or dialkyl sulfosuccinate, wherein the bump forming method according to the above item (30), (32), the ink composition Contains at least one surfactant selected from acetylene glycol-based surfactants, polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkylphenyl ethers, polyethylene-polypropylene copolymers, and fluorine-based surfactants. (33) The bump forming method according to any one of the above (21) to (31), wherein the ink composition contains a diol having 6 or more carbon atoms and an alkyl ether. The bump forming method according to any one of the above (21) to (32) ", (34)" the ink (35) The method for forming a bump according to any one of the above (21) to (33), wherein the conductivity of the composition is 1 mS / cm or more. Is adjusted to 6 or more and 11 or less, the bump forming method according to any one of the above (21) to (34). "
[0026]
Further, an object of the present invention is (36) A bump diameter of 30 μm or less characterized by being formed by the bump forming method according to any one of the above (21) to (35). (37) "The bump according to the above (36), wherein the bump diameter is 10 µm or less", and (38) "The bump diameter is 1 µm or less." (37).
[0027]
It should be noted that the ink composition constituting the solder alloy material or the conductive material and the fact that the ink composition is used in the ink jet method is, of course, used in the ink composition constituting the solder alloy material or the conductive material using a supercritical fluid or a subcritical fluid. Conventionally, there is no production of a product.
For reference, as a known technique using a supercritical fluid or a subcritical fluid, those relating to an ink containing a dye used for forming an image by an inkjet method, and a photosensitive layer containing a pigment include: There is an electrophotographic photosensitive member provided (for example, see Patent Documents 4 to 8).
[0028]
[Patent Document 4]
JP 2001-172532 A
[Patent Document 5]
JP 2001-262023 A
[Patent Document 6]
JP 2002-138229 A
[Patent Document 7]
JP 2001-92165 A
[Patent Document 8]
JP 2002-138216 A
[0029]
In the present invention, the ink composition containing a solder alloy material, which is applied by an ink-jet method in the bump forming method, is preferable as long as it has one of the following requirements (1) to (3).
These requirements are also applicable to an ink composition containing a conductive material or a flux material, which can be applied by an inkjet method in a bump forming method.
[0030]
(1) An ink composition having a viscosity of 1 to 20 mPa · s, a surface tension of 20 to 70 mN / m, and a contact angle to a material constituting a nozzle surface of an inkjet head of 30 to 170 °.
According to the ink composition (1), particularly when the ink composition is applied by an ink-jet method, the clogging of the nozzle holes and the flight deflection of the ink droplets can be suppressed and the discharge can be smoothly performed, and the discharge amount and the discharge timing can be controlled. As a result, stable ejection by the ink jet method becomes possible.
(2) The ink composition according to the above (1), wherein the solid content concentration is 0.01 to 10.0 wt%.
According to the ink composition (2), a desired film thickness can be obtained without impairing the dischargeability when the ink composition is applied by an inkjet method.
(3) The ink composition according to (1), wherein the ink composition contains at least one solvent having a vapor pressure of 0.001 to 50 mmHg (room temperature).
According to the ink composition (3), it is possible to suppress drying of the ink when applying the ink by inkjet, and to eliminate clogging in the nozzle holes.
[0031]
In particular, as a flux ink composition for forming a solder bump applied by an ink jet method, as an activator in the ink, removal of an oxide film on the surface of a solder alloy material during preheating, improvement of solderability, imparting surface gloss, etc. Containing a component that has the effect of improving the properties and a component that has the effect of removing voids inside the bump at the time of the main heat, preventing the scattering of the solder alloy, or melting the solder alloy materials uniformly, Alternatively, it has been found that by including a component exhibiting the above effects from preheating to main heating, a function expected when forming a solder bump can be sufficiently satisfied and a solder bump can be formed satisfactorily.
A natural rosin, a hydrogenated rosin, a solute blended at an arbitrary ratio of 1% to 99% based on the total weight of the natural rosin and the 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 functions expected when forming solder bumps are sufficiently satisfied. Can be formed favorably.
[0032]
Further, by containing a rosin, an activator, an organic solvent, a polyol, a glycol ether, a surfactant, and a wetting agent as an ink composition, it is possible to maintain characteristics in which there is no problem in ejection stability as an inkjet ink.
That is, the present invention provides a flux for forming a solder bump by an ink jet method 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 and a temperature of 350 ° C to 400 ° C. It is characterized by containing a component that activates decomposition within a range.
[0033]
Examples of the component that decomposes and sublimates in the temperature range of 100 ° C to 300 ° C include, for example, an organic acid-based activator that does not leave any residue. Examples of the component that decomposes and activates in the temperature range of 350 ° C to 400 ° C include: For example, a halogen compound-based activator that leaves a residue is used, and when these are used, the organic acid-based activator is contained in the solder solid content flux at a ratio of 0.01% by weight to 10% by weight. Preferably, the halogen compound-based activator is contained in a flux solid content of 0.01% by weight to 10% by weight in the solder bump forming flux.
At this time, the organic acid-based activator improves surface properties such as removal of an oxide film on the surface of the solder alloy material, improvement of solderability, and addition of surface gloss during preheating in a temperature range of 100 ° C. to 300 ° C. It is effective.
[0034]
Further, the halogen compound-based activator has an effect of removing voids inside bumps, preventing solder alloy from scattering, or uniformly melting solder alloy materials during a main heat in a temperature range of 350 ° C. to 400 ° C. It demonstrates.
If the content of the organic acid-based activator and the content of the halogen compound-based activator are out of the above ranges, it is difficult for each of them to exert a sufficient effect.
Further, the content of the organic acid-based activator is more preferably 0.1% by weight to 5% by weight in the solid content of the solder bump forming flux, and the content of the halogen compound-based activator is preferably More preferably, it is 0.1% by weight to 5% by weight in the solid content of the flux for use.
[0035]
Furthermore, in the flux for forming a solder bump of the present invention, when the content of the organic acid-based activator is M1 and the content of the halogen compound-based activator is M2, M1: M2 is 1:10 to 10: It is preferably in the range of 1.
In the flux for forming a solder bump of the present invention, the organic acid-based 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.
Further, in the flux for forming a solder bump of the present invention, the halogen compound-based activator preferably has a molecular weight of 40 to 700.
In addition, specific examples of the organic acid-based activator in the solder bump forming flux of the present invention include succinic acid, benzoic acid, adipic acid, abietic acid, glutaric acid, palmitic acid, stearic acid, azelaic acid, and formic acid. Can be
[0036]
On the other hand, specific examples of the halogen compound-based activator include ethylamine hydrochloride, methylamine hydrochloride, ethylamine bromate, methylamine bromate, propenediol hydrochloride, allylamine hydrochloride, 3-amino-1-propene hydrochloride. Salts, N- (3-aminopropyl) methacrylamide hydrochloride, o-anisidine hydrochloride, n-butylamine hydrochloride, p-aminophenol hydrochloride and the like.
[0037]
The following can be cited as the solder bump forming flux of the present invention for achieving the above object. That is, among the activators, 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 having been done.
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 a temperature range of 100 ° C. to 300 ° C. and 350 ° C. to 400 ° C. And the like, which has the effect of improving the surface properties such as removing the voids inside the bumps, preventing the scattering of the solder alloy, or uniformly melting the solder alloy materials.
Specific examples of such a surfactant include quaternary ammonium (manufactured by Lion: Arcard C-50, Esocard C / 12 (trade name), etc.), lauryltrimethylammonium chloride (manufactured by Kao Corporation: Cotamine 24P (product) Name) etc.) and alkylbenzyldimethylammonium chloride (manufactured by Kao Corporation: Sanisol C (trade name) etc.).
[0038]
Further, in the solder bump forming fluxes described above, the boiling point of the solvent is preferably from 150 ° C. to 300 ° C., and more preferably from 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- Butanediol, N-methyl-2-pyrrolidone and the like.
In the flux for forming a solder bump according to the present invention described above, natural rosin and hydrogenated rosin that are almost decomposed by preheating and main heating and remain as rosin can be used. Further, a resin, a heat stabilizer, an antioxidant, a dispersant, a thickener such as castor oil (thixotropic agent), and the like may be added as necessary.
[0039]
In the ink composition, the water-soluble organic solvent is glycerin, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, 1,3-butanediol, 2,3-butanediol, 4-butanediol, 1,5-pentanediol, tetraethylene glycol, 1,6-hexanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, polyethylene glycol, 1,2,4-butanetriol, 1,2,2 At least one aqueous solution selected from 6-hexanetriol, thiodiglycol, 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, N-hydroxyethyl-2-pyrrolidone, and 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone It is preferable to contain a volatile organic solvent. Ku, it is possible to suppress drying of ink, it is possible to adjust the ink viscosity to a desired value.
[0040]
The ink composition contains at least one surfactant selected from acetylene glycol-based surfactant, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkylphenyl ether, polyethylene-polypropylene copolymer, and fluorine-based surfactant. It is preferable to improve the wettability and adjust the surface tension to a desired value without deteriorating the ink ejection properties.
It is preferable that the ink composition contains a diol having 6 or more carbon atoms and an alkyl ether, and it is possible to improve the wettability and adjust the surface tension to a desired value without deteriorating the ejection property of the ink. It becomes.
In order to maintain the stability of the liquid contact property of the nozzle plate, the pH of the ink composition is preferably adjusted to 6 or more and 11 or less.
[0041]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
The semiconductor element of the present invention is characterized in that the semiconductor element has a bump having a diameter of 30 μm or less.
As described above, the method of forming such a bump is not particularly limited, but the present inventors have realized it by adopting an ink jet method.
That is, the solder bumps having a diameter of 30 μm or less according to the present invention are particularly useful for high integration and high density mounting of ICs.
In addition, according to the ink jet method of the present invention, it is possible to manufacture bumps having a desired diameter, not limited to 30 μm or less, by controlling the amount of ink discharged and the like.
[0042]
The method of forming a bump by an ink jet method according to the present invention includes the steps 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, and then heating. A method of forming a bump by melting, a method of forming a solder alloy material layer, a flux material layer, or a conductive adhesive layer by an ink jet method, and an ink constituting a solder alloy material or a conductive material used in the ink jet method A method for forming a bump, wherein the composition is an ink composition produced in a production step in which at least a part of the step of producing the ink composition includes a step performed in a supercritical fluid or a subcritical fluid. It is.
According to such an inkjet 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.
[0043]
According to the forming method of the present invention having the above-described features, a solder bump having a small diameter, which cannot be formed conventionally, can be formed, that is, a diameter of 30 μm or less, 10 μm or less, and further 1 μm or less. Solder bumps can be formed.
[0044]
<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 solvents, water, carbon dioxide, nitrogen, ammonia and the like can be used. Among them, ketone-based solvents, alcohol-based solvents, and aromatic solvents are preferable because the bump-forming material is a substance having high solubility.
[0045]
Examples of the ketone solvent include acetone, methyl ethyl ketone, isopropyl methyl ketone, isobutyl methyl ketone, 2-pentanone, 3-pentanone, cyclohexanone, and a mixed solvent thereof. Examples of the alcohol solvent include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, isobutyl alcohol, tert-butyl alcohol, 1-pentanol, allyl alcohol, and a mixed solvent thereof. Is mentioned.
[0046]
Further, examples of the aromatic solvent include benzene, toluene, o-xylene, m-xylene, p-xylene, ethylbenzene, isopropylbenzene, 1,3,5-trimethylbenzene, chlorobenzene, o-dichlorobenzene, and 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. Among them, acetone, methyl ethyl ketone, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, benzene and toluene are preferred. These solvents can be used alone or in combination.
[0047]
In particular, aromatic solvents are often thermally and chemically stable, and it is preferable to use them as supercritical liquids and subcritical fluids in that decomposition by heat and reaction with solder materials and conductive materials are unlikely to occur. .
Here, the “supercritical fluid” generally refers to a fluid that is at or above a critical temperature and at or above a critical pressure. For example, in the case of acetone, it becomes a supercritical fluid under the condition of a critical temperature of 235 ° C. or more and a critical pressure of 4.7 MPa or more.
[0048]
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, -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. 2MPa or more, 2-propanol is 235 ° C, 4.8MPa or more, 1-butanol is 290 ° C, 4.4MPa or more, 2-butanol is 263 ° C, 4.2MPa or more, isobutyl alcohol is 274 ° C, 4.3MPa or more, tert-butyl alcohol is 233 ° C., 4.0 MPa or more, 1- 315 ° C, 3.9MPa or higher for nthanol, 272 ° C, 5.7MPa or higher for allyl alcohol, 289 ° C, 4.9MPa or higher for benzene, 319 ° C, 4.1MPa or higher for toluene, 357 ° C for o-xylene; 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, and m-dichlorobenzene is 411 ° C, 3.9 MPa or more. Phenol is 421 ° C. and 6.1 MPa or more, and o-cresol is 422 ° C. and 5.0 MPa. Above, m-cresol is 426 ° C, 4.8MPa or more, p-cresol is 426 ° C, 4.7MPa or more, anisole is 368 ° C, 4.2MPa or more, nitrobenzene is ℃, MPa or more, benzonitrile is 426 ° C, 4MPa or more. An aniline 426 becomes a supercritical fluid under the conditions of 0.2 MPa or higher, aniline 426 at 5.3 ° C. or higher, and methyl benzoate at 438 ° C. and 4.0 MPa or higher.
[0049]
The term “subcritical fluid” generally refers to a fluid in a temperature range lower than the critical temperature.
When using a supercritical fluid or subcritical fluid, an appropriate solvent (entrainer) must be added to the supercritical fluid or subcritical fluid in order to efficiently dissolve the bump forming material in the supercritical fluid or subcritical fluid. You may mix and use.
Examples of the entrainer 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, 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, trifluoroacetic acid and the like Carboxylic acid solvents, nitrogen compound solvents such as acetonitrile, pyridine, N, N-dimethylformamide, sulfur compound solvents such as carbon disulfide, dimethyl sulfoxide, water, nitric acid Such as sulfuric acid, and the like.
[0050]
The operating temperature range of the supercritical fluid and the subcritical fluid is not particularly limited as long as the temperature is basically equal to or higher than the temperature at which the bump forming material dissolves. In some cases, the solubility in water 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 the subcritical fluid is not particularly limited as long as it is basically equal to or higher than the critical pressure of the substance to be used. May be poor, and if the pressure is too high, problems may occur in terms of durability of the manufacturing apparatus, safety during operation, and the like. Therefore, the pressure is preferably 1 to 100 MPa.
The device using the supercritical fluid is not limited as long as the device has a function of contacting the bump forming material with the supercritical fluid or subcritical fluid and dissolving it in the supercritical fluid or subcritical fluid. For example, a batch system in which a supercritical fluid or subcritical fluid is used in a closed system, a distribution system in which a supercritical fluid or subcritical fluid is circulated, and the like can be used.
[0051]
The method for depositing the bump-forming material dissolved in the supercritical fluid or subcritical fluid is not particularly limited as long as it is a means for depositing crystals, for example, a supercritical fluid or subcritical fluid in which the bump-forming material is dissolved. A method of precipitating crystals by reducing the solubility of the fluid, for example, (I) a method of precipitating crystals by mixing a supercritical fluid or a subcritical fluid in which a bump-forming material is dissolved with another appropriate solvent, (II) A method in which a supercritical fluid or a subcritical fluid in which a bump-forming material is dissolved is changed in temperature only gradually or rapidly without changing a pressure to precipitate crystals, and (III) a supercritical fluid or a subcritical fluid in which a bump-forming material is dissolved. A method in which a crystal is precipitated by gradually or rapidly changing only a pressure without changing a temperature of a critical fluid, (IV) a supercritical fluid in which a bump forming material is dissolved Or (V) mixing a supercritical fluid or a subcritical fluid in which a bump-forming material is dissolved with another appropriate solvent, and further controlling the temperature and pressure. A method in which one or both of them are changed to precipitate a crystal is exemplified.
[0052]
Among them, the method of depositing crystals by changing the temperature is preferable because the operation is easy and the conditions for depositing crystals can be easily controlled.
The temperature at that time is set in consideration of the stability of the bump forming material against heat, etc., and it is preferable to lower the temperature gradually or rapidly to precipitate crystals. Is preferably lowered gradually or rapidly to precipitate crystals.
[0053]
In addition, especially in the method of depositing crystals by mixing with a solvent, differences are found in the crystal type and the particle size of the bump forming material deposited depending on the type of the solvent to be mixed, and the crystal type and the particle size can be easily controlled. It is preferred in that respect.
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 the liquid solvent can be mixed as a supercritical fluid or a subcritical fluid.
[0054]
Note that the liquid solvent includes a case where a substance which is a gas such as carbon dioxide at normal temperature and normal pressure is liquefied and used, or a case where an inorganic salt is dissolved in the above-mentioned liquid solvent and used. The amount of the solvent mixed with the supercritical fluid or the subcritical fluid is preferably 0.1 to 100 times the amount of the supercritical fluid or the subcritical fluid. If the amount of the solvent to be mixed is less than 0.1 times, the effect of the mixed solvent on the crystal conversion of the bump forming material and the control of the particle size is hardly obtained. On the other hand, if the amount of the solvent to be mixed is more than 100 times, a large amount of the solvent is used, so that it takes a long time to recover the solvent and the production efficiency is reduced.
[0055]
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 crystallization of the bump forming material is performed by mixing with a solvent, the solvent is sent from a tank (101) containing a solvent used as a supercritical fluid or a subcritical fluid by a pump (102) in FIG. At this temperature and pressure, a supercritical fluid or a subcritical fluid is formed. The bump forming material previously placed in the container (103) dissolves in the supercritical fluid or subcritical fluid, and when it comes out through the filter (104), mixes with the solvent (105) to precipitate crystals. The obtained crystal of the bump forming material is collected (107) through the back pressure valve (106). (108) is a pressure gauge, (109) is a preheating unit, and (110) is a heat retaining unit.
In the case where the crystal formation of the bump forming material is performed by changing the temperature, a temperature control unit is provided between the steps of connecting the filter (104) and the back pressure valve (106) in FIG. The temperature of the critical fluid or subcritical fluid is changed in the temperature control unit to precipitate crystals.
[0056]
<2. Ink composition for bump formation>
In the present invention, by using a surfactant, the wettability to a pad surrounded by a passivation film can be improved.
Preferred surfactants include interfacial polyoxyethylene alkyl ether acetate, dialkyl sulfosuccinate, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl phenyl ether, polyoxyethylene polyoxypropylene block copolymer, and acetylene glycol-based interface. Activators.
More specifically, polyoxyethylene alkyl ether acetate (II) and / or dialkyl sulfosuccinic acid (III) having a branched alkyl chain having 5 to 7 carbon chains are selected as the anionic surfactant. .
[0057]
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R-0- (CH₂CH₂O)_mCH₂COOM ... (II)
R: a branched alkyl group having 6 to 14 carbon atoms, m: 3 to 12
M: alkali metal ion, quaternary ammonium, quaternary phosphonium, alkanolamine
[0058]
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CH₂COO-R₅
｜ (III)
MO₃SCHCOO-R₆
R_5,6: A branched alkyl group having 5 to 7 carbon atoms
M: alkali metal ion, quaternary ammonium, quaternary phosphonium, alkanolamine
[0059]
Further, by using lithium ion 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 the following general formula (IV), which is a polyoxyethylene alkylphenyl ether, and the following general formula (V), which is an acetylene glycol-based surfactant. By using these in combination, it is possible to further improve permeability as a synergistic effect.
[0060]
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R is a branched 6 to 14 carbon chain k: 5 to 12
[0061]
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(P and q are 0 to 40)
[0062]
The storage stability of the ink can be obtained by setting the pH of the ink composition to 6 or more. However, if the pH is 9 or more, the activator of the general formula (III) tends to undergo a change in physical properties due to decomposition during storage, so that when the general formula (III) is used, the pH is preferably 6 to 9.
[0063]
The addition amount of the general formulas (II), (III), (IV) and (V) which can be used in the present invention is in the range of 0.05 to 10% by weight. It is possible to provide permeability. If the content is 0.05% or less, the penetrating effect is low, and if 10% by weight or more is added, the compound itself may be easily precipitated at a low temperature, resulting in poor reliability.
[0064]
Next, the surfactants (II) and (III) used in the present invention are specifically shown in free acid form.
[0065]
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[0066]
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[0067]
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[0068]
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[0069]
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[0070]
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[0071]
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[0073]
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[0074]
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[0075]
The ink composition of the present invention uses an organic solvent as a liquid medium. However, in order to obtain desired physical properties of the ink, to prevent drying of the ink, and to improve the dissolution stability of the compound of the present invention. The following water-soluble organic solvents can be used for such purposes as:
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 , Diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, tetraethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, etc. Polyol alkyl ethers, polyhydric alcohol aryl ethers such as ethylene glycol monophenyl ether and 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; 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 as a mixture of two or more.
[0076]
Of these, particularly preferred are diethylene glycol, thiodiethanol, polyethylene glycol 200 to 600, triethylene glycol, glycerol, 1,2,6-hexanetriol, 1,2,4-butanetriol, petriol, and 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, excellent effects can be obtained for the high solubility of the present compound and the prevention of poor jetting characteristics.
[0077]
Particularly, in the present invention, a preferable solvent for obtaining rosin dispersion stability is a pyrrolidone derivative such as N-hydroxyethyl 2-pyrrolidone.
Examples of the penetrant added for the purpose of adjusting the surface tension other than the surfactants (II) to (V) of the present invention include diethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol monoallyl ether, and diethylene glycol monophenyl ether. 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 2,2 dimethyl 1,3 propane diol, and polyoxyethylene polyoxypropylene block copolymers And lower alcohols such as fluorinated surfactants, ethanol and 2-propanol. Particularly preferred are diethylene glycol monobutyl ether as a polyhydric alcohol alkyl ether and 2-ethyl-1 as a diol having 6 or more carbon atoms. , 3 hexanediol and 2,2,4-trimethyl 1,3 pentanediol. The diols are suitable because the aggregation of the water-insoluble coloring material hardly occurs.
The amount of addition depends on the type and desired physical properties, but is added in the range of 0.1% by weight to 20% by weight, preferably 0.5% by weight to 10% by weight. 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.
In addition, the addition thereof improves the wettability to the ink jet head member and the recording device, improves the filling property, and makes it difficult for recording defects due to bubbles to occur.
[0078]
Conventionally known additives can be added to the ink composition of the present invention in addition to the colorant and the solvent.
For example, as the preservative / 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.
In addition, as the pH adjuster, any substance can be used as long as it can adjust the pH to 7 or more without affecting the prepared ink.
Examples thereof include amines such as diethanolamine and triethanolamine, lithium hydroxide, hydroxides of alkali metal elements such as sodium hydroxide, ammonium hydroxide, quaternary ammonium hydroxide, and quaternary phosphonium hydroxide. Examples thereof include alkali metal carbonates such as lithium carbonate, sodium carbonate, and potassium carbonate.
[0079]
Examples of the chelating reagent include sodium ethylenediaminetetraacetate, sodium nitrilotriacetate, sodium hydroxyethylethylenediaminetriacetate, sodium diethylenetriaminepentaacetate, and sodium uramildiacetate.
Examples of the rust preventive include acid sulfite, sodium thiosulfate, ammonium thioglycolate, diisopropylammonium nitrite, pentaerythritol tetranitrate, dicyclohexylammonium nitrite and the like.
In addition, a water-soluble ultraviolet absorber and a water-soluble infrared absorber can be added according to the purpose.
[0080]
<3. Flux ink composition>
In the present invention, as described above, the flux composition is formed into an ink form, which is ejected and applied by using an ink jet method to form a layer of the flux composition, and is heated and melted together with the solder alloy material to form a bump. Can be formed.
The flux ink composition contains, as activators, 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.
And, among the above-mentioned activators, the effect of improving the surface properties such as removal of the oxide film on the surface of the solder alloy material, improvement of the solderability, and imparting of surface gloss by decomposing and sublimating in the temperature range of 100 ° C. to 300 ° C. As a component that exhibits, for example, an organic acid-based activator that does not leave a residue is included, and is decomposed and activated in a temperature range of 350 ° C. to 400 ° C. to remove voids inside bumps, to prevent scattering of a solder alloy, or As a component exhibiting the effect of uniformly melting the alloy materials, for example, a halogen compound-based activator that remains is contained, and the organic acid-based activator is contained in an amount of 0.01% by weight or more in the solid content of the solder bump forming flux. 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. When forming solder bumps, the organic acid-based activator exerts an effect on the surface properties and shape of the solder bumps during preheating in a temperature range of 100 ° C. to 300 ° C., and the main heat in a temperature range of 350 ° C. to 400 ° C. Sometimes, a halogen compound-based activator exerts an effect on solder bump formation.
[0081]
In the flux for forming a bump in the present invention, the activator is decomposed and sublimated in a temperature range of 100 ° C. to 300 ° C. to remove an oxide film on the surface of the solder alloy material, improve solderability, and improve surface gloss. At least a surfactant is included as a component that exerts an effect of improving surface properties such as imparting, and is decomposed and activated in a temperature range of 350 ° C. to 400 ° C. to remove voids inside bumps, and to prevent scattering of solder alloy. Or, since at least a surfactant is contained as a component that exerts an effect of uniformly melting the solder alloy materials, from preheating to main heating in a temperature range of 100 ° C to 300 ° C and 350 ° C to 400 ° C, The above surfactant exerts an effect on the surface properties and shape of the solder bump, and also exerts an effect on the formation of the solder bump.
[0082]
Further, in the above flux for forming a solder bump in 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.
A natural rosin, a hydrogenated rosin, a solute blended at an arbitrary ratio of 1% to 99% based on the total weight of the natural rosin and the hydrogenated rosin, and an activator activated at a predetermined temperature. Is dissolved in a solvent, so that heat resistance can be improved under high temperature conditions such as wet back processing.
The flux has a basic composition of rosin, an activator, a solvent, and an additive, and further uses a mixture of polyol, glycol ether, surfactant, and a wetting agent at a predetermined ratio to impart inkjet suitability. ing.
[0083]
(1) Rosin
The rosin of this embodiment is characterized by using a mixture of natural rosin, hydrogenated rosin and resin. The natural rosin is a mixture of water white rosin having a melting point of about 80 to 90 ° C. (hereinafter referred to as WW (Water White) rosin) and WW rosin having a melting point of about 150 ° C., or pine wood. Hydrogenated rosin is obtained by adding hydrogen to natural rosin. Further, the resin is obtained by blending one or more of synthetic (polymerized) resin, natural rubber, synthetic rubber and elastomer. Incidentally, the resin is blended at an arbitrary ratio of about 1 to 99% with respect to the total weight of the natural rosin and the hydrogenated rosin. With this resin, the heat resistance of the flux is enhanced, and the flux can withstand the high temperature in the main heat.
[0084]
Here, as the synthetic (polymerized) 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, fluororesin, or ABS A single resin or a mixture of plural resins is used. Further, as the synthetic rubber, for example, one or a combination of isoprene rubber, styrene butadiene rubber (SBR), butadiene rubber (BR), chloroprene rubber, and nylon rubber is used. Further, as the elastomer, for example, a mixture of one or more of a nylon-based elastomer and a polyester-based elastomer is used.
[0085]
(2) Activator (related to bump formation characteristics)
As the activator, three types are used: an organic acid-based compound activated by the preheat of the wet back treatment, a halogen compound activated by the main heat, and a surfactant. The activator is added to the flux at a rate of about 0.01 to 10%, preferably about 0.1 to 5%, based on the weight of the solids contained in the flux. Further, in this activator, an organic acid compound and a halogen compound are mixed at an arbitrary ratio of 1:10 to 10: 1, thereby being activated at a wide temperature range from preheat to main heat. . Incidentally, 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.
[0086]
Actually, as the organic acid compound, for example, succinic acid, benzoic acid, adipic acid, abietic acid, glutaric acid, palmitic acid, stearic acid, formic acid or azelaic acid is used. 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. Further, as the active material capable of exhibiting the activity from the preheat to the main heat, for example, quaternary ammonium, lauryltrimethylammonium chloride or alkylbenzyldimethylammonium chloride is used.
[0087]
(3) Solvents (related to flux properties)
A solvent having a boiling point of about 150 to 300 ° C., preferably 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. -2-Pyrrolidone or the like is used.
[0088]
<4. Discharge / Coating Method by Inkjet Method>
The bump forming method according to the ink jet method of the present invention includes a flux material on an intermediate metal layer formed on a pad formed on a surface of a bump forming object, and a solder alloy material layer further formed thereon. A method of applying an ink composition to be formed by an ink jet method, and a method of heating and melting to form a bump.
Also, a step of applying an ink composition containing a conductive material to a pad formed on the surface of the bump forming object by an ink-jet method to form a conductive adhesive layer, and a step of applying a solder material to the conductive adhesive layer or the intermediate metal layer. A step of forming a solder layer by applying an ink composition containing the ink composition by an ink jet method, and a step of applying an ink composition containing a flux material thereon by an ink jet method, and a method of heating and melting to form a bump. Of course, there is no problem. According to such an inkjet 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.
[0089]
1 and 2 show the structure of an inkjet head used in the bump forming method of the present invention.
The inkjet head (10) includes, for example, a nozzle plate (11) made of stainless steel and a diaphragm (13), and both are joined via a partition member (reservoir plate) (15). A plurality of ink chambers (19) and a liquid reservoir (21) are formed between the nozzle plate (11) and the diaphragm (13) by a 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 a supply port (23). I have. Further, the nozzle plate (11) is provided with a nozzle hole (25) for jetting the ink composition from the ink chamber (19) in a jet shape. On the other hand, an ink introduction hole (27) for supplying an ink composition to the liquid reservoir (21) is formed in the inkjet head (10). Further, a piezoelectric element (29) is joined to the surface of the vibration plate (13) opposite to the surface facing the ink chamber (19), corresponding to the position of the space (19).
[0090]
The piezoelectric element (29) is located between the pair of electrodes (31), and when energized, the piezoelectric element (29) bends so as to protrude outward. This increases the volume of the ink chamber (19).
Therefore, 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 the current 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) increases, 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) to prevent the ink composition from bending and clogging. That is, as shown in FIG. 2, an ink-repellent layer (26) made of, for example, a Ni-tetrafluoroethylene eutectoid plating layer is provided around the nozzle hole (25).
[0091]
<5. Physical Properties of Ink Composition>
In the bump forming method of the present invention, the ink composition containing a conductive material, a solder material, or a flux material used by being ejected from the inkjet head has the following characteristics.
The viscosity of the ink composition is preferably from 1 to 20 mPa · s, particularly preferably from 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 also the concentration of the solid component is so low that a sufficient film cannot be formed. If it exceeds 20 mPa · s, the ink composition may not be able to be smoothly discharged from the nozzle holes, and it may be necessary to change the specifications of the apparatus such as enlarging the nozzle holes. When the viscosity is further high, solid components in the ink composition tend to precipitate, and the frequency of clogging of the nozzle holes increases.
[0092]
The surface tension of the ink composition is preferably from 20 to 70 mN / m, particularly preferably from 25 to 45 mN / m. By setting the surface tension in this range, it is possible to suppress flight bending at the time of ink ejection.
When the surface tension is less than 20 mN / m, the wettability of the ink composition on the nozzle surface increases, so that when the ink composition is ejected, the ink composition may adhere asymmetrically around the nozzle hole. is there. In this case, an attractive force acts between the composition adhering to the nozzle hole and the adhering substance to be ejected, so that the ink composition is ejected by a non-uniform force, so that a so-called flight bend cannot reach the target position. And, of course, the frequency increases.
On the other hand, if it exceeds 70 mN / m, the shape of the meniscus at the nozzle tip is not stable, so that it becomes difficult to control the ejection amount and ejection timing of the ink composition.
[0093]
The contact angle with respect to the material constituting the nozzle surface for discharging the ink composition provided in 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 deflection of the ink composition can be controlled, and precise patterning can be performed.
When the contact angle is less than 30 °, the wettability of the ink composition with respect to the material constituting the nozzle surface increases, so that a flight bend occurs as in the case of the surface tension. On the other hand, if the angle exceeds 170 °, the interaction between the ink composition and the nozzle hole becomes extremely small, and the shape of the meniscus at the tip of the nozzle becomes unstable, so that it becomes difficult to control the discharge amount and the discharge timing of the ink composition.
Here, the flight bending means that, when the ink composition is ejected from the nozzle, the position where the dot lands is shifted by 50 μm or more from the target position. This is mainly caused by non-uniform nozzle hole wettability, clogging due to adhesion of solid components of the ink composition, and the like.
[0094]
The solid component concentration of the ink composition is preferably 0.01 to 10.0 wt%, more preferably 0.1 to 5.0 wt%, based on the whole composition. If the solid component concentration is too low, the number of ejections increases to obtain a required film thickness, and mass production efficiency deteriorates. Also, if it is too high, the viscosity becomes high, which affects the dischargeability.
The solid component is desirably 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 which is not easily thirst dried, it is possible to prevent the ink composition from drying in the nozzle holes, thereby increasing the viscosity, agglomeration, and adhesion of solid components. 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.
[0095]
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 its derivatives, 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 forming property.
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 preferably 20 wt% or less because of their high volatility.
[0096]
【Example】
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 to 5 show a method for producing a solder alloy material ink composition.
A metal nanoparticle paste stably dispersed with a particle diameter of several nm as shown below was used as an ink composition.
In this example, the following solder fine particles were used.
(1) Average particle size 6nm (manufactured by Tartin Co., Ltd.)
(2) Average particle size 5 nm (manufactured by Senju Metal Industry Co., Ltd.)
(3) Average particle size 8 nm (manufactured by Japan Alpha Metals Co., Ltd.)
(4) Average particle size 5 nm (manufactured by Nihon Handa Co., Ltd.)
[0097]
(Example 1)
After 5 g of a solder fine particle (manufactured by Tartin Co., Ltd.) having an average particle diameter of 6 nm is put into a stainless steel pressure-resistant container (having a capacity of 100 ml) equipped with a warm water jacket and a stirrer, the carbon dioxide gas is supplied under high pressure. Introduced. The pressure vessel was heated, and the inside of the vessel was kept in a supercritical state at 50 ± 1 ° C. and 200 ± 5 atm for 5 minutes to dissolve the pigment. Thereafter, 2 g of a 25% aqueous solution of a surfactant represented by the following ink composition and 35 ml of 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone were introduced into the container, and carbon dioxide was released from the stainless steel pressure-resistant container. Dispersion liquid 1 was prepared by precipitating the solder fine particles.
The other ink composition shown below was added to 42 g of the obtained dispersion, and the mixture was thoroughly stirred and filtered through a 0.5-micron filter to obtain Ink Composition 1.
Table 2 shows the dispersion state of each dispersion, the state of the filter, and the properties of each ink composition 1.
Solder fine particles: 5 wt% of solder fine particles having an average particle diameter of 6 nm (manufactured by Tartin Co., Ltd.)
Dispersant: styrene acrylic resin 5wt%
Activator: (II-2) 2 wt%
Wetting agent: 18% glycerol
Solvent: 35 wt% 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone
Solvent: N-methyl-2-pyrrolidone 11 wt%
Total: 1,4-butanediol 24 wt%
[0098]
(Example 2)
Dispersion liquid 2 and ink composition 2 were obtained in the same manner as in Example 1, except that solder fine particles having an average particle diameter of 5 nm (manufactured by Senju Metal Industry Co., Ltd.) were used. Table 2 shows the dispersion state of the dispersion 2, the state of the filter, and the properties of the ink composition 2.
Solder fine particles: 5 wt% of solder fine particles having an average particle diameter of 5 nm (manufactured by Senju Metal Industry Co., Ltd.)
Dispersant: styrene acrylic resin 5wt%
Activator: (II-3) 1 wt%
Activator: (III-1) 1.2 wt%
Wetting agent: glycerol 18 wt%
Solvent: 35 wt% 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone
Solvent: N-methyl-2-pyrrolidone 11 wt%
Solvent: 13.8 wt% 1,4-butanediol
[0099]
(Example 3)
In Example 1, instead of introducing carbon dioxide at a high pressure, 92 ml of toluene was introduced at normal temperature and normal pressure using solder fine particles having an average particle diameter of 8 nm (manufactured by Japan Alpha Metals Co., Ltd.). After maintaining at 5 ° C. for 5 minutes and dissolving the solder fine particles, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone was added, and then toluene was volatilized to precipitate the solder fine particles to prepare a dispersion liquid 3.
To 42 g of the obtained dispersion, 2 g of a 25% aqueous solution of a surfactant represented by the following ink composition and another ink composition were added, and the mixture was thoroughly stirred and filtered through a 0.5-micron filter. 3 was obtained. Table 2 shows the dispersion state of the dispersion 3, the state of the filter, and the properties of the ink composition 3.
Solder fine particles: 5 wt% solder fine particles having an average particle size of 8 nm (manufactured by Nippon Alpha Metals Co., Ltd.)
Dispersant: styrene acrylic resin 5wt%
Surfactant: 1% by weight of surfactant (II-2)
Activator: Activator of the above (VI) R: C₉H₁₉    k: 12 1% by weight
Wetting agent: 18% glycerol
Solvent: 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone 35% by weight
Solvent: N-methyl-2-pyrrolidone 11 wt%
Total: 1,4-butanediol 24 wt%
[0100]
(Example 4)
A dispersion 4 and an ink composition 4 were prepared in the same manner as in Example 3, except that solder fine particles having an average particle diameter of 5 nm (manufactured by Nihon Handa Co., Ltd.) were used. Table 2 shows the dispersion state of the dispersion liquid 4, the state of the filter, and the properties of the ink composition 4.
Solder fine particles: 5 wt% of solder fine particles having an average particle diameter of 5 nm (manufactured by Nihon Handa Co., Ltd.)
Dispersant: styrene acrylic resin 5wt%
Activator: 1% by weight of activator of (II-4)
Activator: activator p of (V), q = 20 0.8% by weight
Wetting agent: 18% glycerol
Solvent: 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone 35% by weight
Solvent: N-methyl-2-pyrrolidone 11 wt%
Total: 14.2 wt% of 1,4-butanediol
[0101]
(Example 5)
Dispersion 5 and ink composition 5 were prepared in the same manner as in Example 1 except that solder fine particles (manufactured by Nihon Handa Co., Ltd.) having an average particle size of 5 nm were used. Table 2 shows the dispersion state of the dispersion liquid 5, the state of the filter, and the properties of the ink composition 5.
Solder fine particles: 5 wt% of solder fine particles having an average particle diameter of 5 nm (manufactured by Nihon Handa Co., Ltd.)
Dispersant: styrene acrylic resin 5wt%
Activator: (I-5) 0.4% by weight
Activator: Activator of (IV) R: C₁₀H₂₁  K: 7 1% by weight
Wetting agent: 18% glycerol
Solvent: 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone 35% by weight
Solvent: N-methyl-2-pyrrolidone 11 wt%
Total: 24.6 wt% of 1,4-butanediol
[0102]
(Evaluation of physical properties of solder alloy material ink composition)
Table 3 shows the results of evaluating the viscosity, surface tension, contact angle with the material constituting the ink ejection nozzle surface of the ink jet head, ejection property, patterning property, and film forming property of these ink compositions. The physical properties and ejection characteristics of the ink composition were evaluated by the following methods.
{Circle around (1)} Viscosity: The value at 20 ° C. was measured with an E-type viscometer.
{Circle around (2)} Surface tension: A value at 20 ° C. was measured by the plate method.
{Circle around (3)} Contact angle: Measured as a static contact angle on the material (Ni-tetrafluoroethylene eutectoid plating water-repellent layer) constituting the ink discharge nozzle surface of the inkjet head.
{Circle around (4)} Ejection characteristics: An inkjet printer head (IPSIO Jet300 manufactured by Ricoh) was used. For the flight deflection, the landing variation of ink droplets on the substrate when the distance between the head and the substrate was 0.6 mm was measured. The frequency of clogging of the nozzle holes is the time required for the ink composition to be continuously ejected (frequency 7200 Hz) and for the nozzle holes to be clogged by solid components of the deposited ink composition and become incapable of being ejected. Was measured.
(5) Patterning property and film forming property: As shown in FIG. 8A, the peripheral edge of a pad (41) made of aluminum or the like formed on one surface (40A) of the wafer (40) is formed with a passivation film ( 42) to electrically protect one surface (40A) of the wafer (40). Next, the ink composition (4 pl) containing the solder fine particles was discharged from the ink jet head of the ink jet device to the pad shown in FIG. 8A, and the solvent was removed at room temperature and in a vacuum. The film quality (aggregation, flatness, etc.) of the film formed by heat treatment for 10 minutes was observed with a microscope. The pad has a pad diameter of 20 μm and an opening.
[0103]
[Table 2]

[0104]
[Table 3]

[0105]
The following preparation examples (1) to (8) show a method for preparing the conductive adhesive layer ink composition.
A metal nanoparticle paste stably dispersed with a particle diameter of several nm as shown below was used as an ink composition.
In this example, the following conductive materials were used.
(1) Gold fine particles: average particle diameter 6 nm (Tamura Kaken Corporation)
(2) Silver fine particles: average particle size 5 nm (Tamura Kaken Corporation)
(3) Copper fine particles: average particle size 8 nm (Tamura Kaken Corporation)
(4) In fine particles: average particle size 5 nm (manufactured by Alpha Metals Japan)
(5) Conductive carbon fine particles: average particle size 5 nm (manufactured by Kao Corporation)
(6) Conductive resin: average particle size 7 nm (manufactured by Lion Corporation)
(7) Anisotropic conductive resin: average particle size 8 nm (manufactured by Sony Chemical Corporation)
(8) Anisotropic conductive resin: average particle size 5 nm (manufactured by Sony Chemical Corporation)
[0106]
(Production Example 1)
5 g of gold fine particles (manufactured by Tamura Kaken Co., Ltd.) having an average particle diameter of 6 nm were put into a stainless steel pressure-resistant container (containing 5 L) equipped with a warm water jacket and a stirrer inside, and then carbon dioxide gas was added. Introduced at high pressure. The pressure vessel was heated, and the inside of the vessel was kept in a supercritical state at 50 ± 1 ° C. and 200 ± 5 atm for 5 minutes to dissolve the pigment. Thereafter, 2 g of a 25% aqueous solution of a surfactant represented by the following ink composition and 35 ml of 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone were introduced into the container, and carbon dioxide was released from the stainless steel pressure-resistant container. A conductive material was deposited to prepare a dispersion 6.
The other ink compositions shown below were added to 42 g of the obtained dispersion, and the mixture was stirred well and filtered through a 0.5-micron filter to obtain Ink Composition 6. Table 4 shows the dispersion state of the dispersion, the state of the filter, and the properties of the ink composition.
Conductive material: 5% by weight of fine gold particles having an average particle diameter of 6 nm (Tamura Kaken Corporation)
Dispersant: styrene acrylic resin 5wt%
Activator: (II-2) 2 wt%
Wetting agent: 18% glycerol
Solvent: 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone 35% by weight
Solvent: N-methyl-2-pyrrolidone 11 wt%
Total: 1,4-butanediol 24 wt%
[0107]
(Production Example 2)
Dispersion liquid 7 and ink composition 7 were obtained in the same manner as in Production Example 1 except that silver fine particles having an average particle size of 5 nm (manufactured by Tamura Kaken Co., Ltd.) were used. Table 4 shows the dispersion state of the dispersion 7, the state of the filter, and the properties of the ink composition 7.
Conductive material: 5 wt% of silver fine particles having an average particle size of 5 nm (manufactured by Tamura Kaken Co., Ltd.)
Dispersant: styrene acrylic resin 5wt%
Activator: (II-3) 1 wt%
Activator: (III-1) 1.2 wt%
Wetting agent: glycerol 18 wt%
Solvent: 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone 35% by weight
Solvent: N-methyl-2-pyrrolidone 11 wt%
Solvent: 13.8 wt% 1,4-butanediol
[0108]
(Production Example 3)
Dispersion 8 and ink composition 8 were obtained in the same manner as in Production Example 1 except that copper fine particles having an average particle diameter of 8 nm (manufactured by Tamura Kaken Co., Ltd.) were used. Table 4 shows the dispersion state of the dispersion liquid 8, the state of the filter, and the properties of the ink composition 8.
Conductive material: Copper fine particles having an average particle diameter of 8 nm (Tamura Kaken Corporation) 5 wt%
Dispersant: styrene acrylic resin 5wt%
Activator: (II-2) 1% by weight
Activator: (VI) R: C₉H₁₉  k: 12 1% by weight
Wetting agent: 18% glycerol
Solvent: 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone 35% by weight
Solvent: N-methyl-2-pyrrolidone 11 wt%
Total: 1,4-butanediol 24 wt%
[0109]
(Production Example 4)
A dispersion 9 and an ink composition 9 were obtained by the same operation as in Preparation Example 1 using In fine particles (manufactured by Alpha Metals Japan) having an average particle size of 5 nm. Table 4 shows the dispersion state of the dispersion 9, the state of the filter, and the properties of the ink composition 9.
Conductive material: 5% by weight of In fine particles having an average particle diameter of 5 nm (manufactured by Japan Alpha Metals Co., Ltd.)
Dispersant: styrene acrylic resin 5wt%
Activator: (II-4) 1% by weight
Activator: (V) p, q = 20 0.8% by weight
Wetting agent: 18% glycerol
Solvent: 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone 35% by weight
Solvent: N-methyl-2-pyrrolidone 11 wt%
Total: 14.2 wt% of 1,4-butanediol
[0110]
(Production Example 5)
Using conductive carbon fine particles having an average particle diameter of 5 nm (manufactured by Kao Corporation), in Preparation Example 1, instead of introducing carbon dioxide at a high pressure, 200 ml of toluene was introduced at a normal temperature and a normal pressure, and thereafter 50 After dissolving the conductive material at 5 ° C. for 5 minutes, 2 g of a 25% aqueous solution of a surfactant shown in the following ink composition and 35 g of 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone were added, and then toluene was volatilized. Then, a conductive material was precipitated to prepare a dispersion 10.
The remaining ink composition shown below was added to 42 g of the obtained dispersion, and the mixture was thoroughly stirred and filtered with a 0.5-micron filter to obtain Ink Composition 10. Table 4 shows the dispersion state of the dispersion liquid 10, the state of the filter, and the properties of the ink composition 10.
Conductive material: conductive carbon fine particles with an average particle size (manufactured by Kao Corporation) 5 wt%
Dispersant: styrene acrylic resin 5wt%
Activator: (I-5) 0.4% by weight
Activator: (IV) R: C₁₀H₂₁  K: 71% by weight
Wetting agent: 18% glycerol
Solvent: 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone 35% by weight
Solvent: N-methyl-2-pyrrolidone 11 wt%
Total: 24.6 wt% of 1,4-butanediol
[0111]
(Production Example 6)
A dispersion liquid 11 and an ink composition 11 were obtained in the same manner as in Production Example 5, except that a conductive resin having an average particle diameter of 7 nm (manufactured by Lion Corporation) was used. Table 4 shows the dispersion state of the dispersion liquid 11, the state of the filter, and the properties of the ink composition 11.
Conductive material: 5 wt% of conductive resin (manufactured by Lion Corporation) having 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: 18% glycerol
Solvent: 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone 35% by weight
Solvent: N-methyl-2-pyrrolidone 11 wt%
Total: 14.7 wt% of 1,4-butanediol
[0112]
(Production Example 7)
A dispersion 12 and an ink composition 12 were prepared in the same manner as in Preparation Example 5, except that an anisotropic conductive resin having an average particle diameter of 8 nm (manufactured by Sony Chemical Co., Ltd.) was used. Table 4 shows the dispersion state of the dispersion liquid 12, the state of the filter, and the properties of the ink composition 12.
Conductive material: 5 wt% of anisotropic conductive resin (manufactured by Sony Chemical Co., Ltd.) having an average particle size of 8 nm
Dispersant: styrene acrylic resin 5wt%
Activator: (II-4) 0.6% by weight
Activator: (V) p, q = 20 0.4% by weight
Wetting agent: 18% glycerol
Solvent: 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone 35% by weight
Solvent: N-methyl-2-pyrrolidone 11 wt%
Total: 25 wt% 1,4-butanediol
[0113]
(Production Example 8)
A dispersion 8 and an ink composition 8 were prepared in the same manner as in Example 5, except that an anisotropic conductive resin having an average particle size of 5 nm (manufactured by Sony Chemical Corporation) was used. Table 4 shows the dispersion state of the dispersion liquid 8, the state of the filter, and the properties of the ink composition 8.
Conductive material: 5 wt% of anisotropic conductive resin (manufactured by Sony Chemical Corporation) having an average particle size of 5 nm
Dispersant: styrene acrylic resin 5wt%
Activator: (IV) p + q = 15 1% by weight
Activator: (IV) R: C₁₀H₂₁K: 7 1.5% by weight
Wetting agent: 18% glycerol
Solvent: 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone 35% by weight
Solvent: N-methyl-2-pyrrolidone 11 wt%
Total: 23.5 wt% 1,4-butanediol
[0114]
[Table 4]

[0115]
(Evaluation of physical properties of conductive adhesive layer ink composition)
Table 5 shows the results of evaluating the viscosity, surface tension, contact angle with the material constituting the ink ejection nozzle surface of the ink jet head, ejection property, patterning property, and film formability of these ink compositions. The physical properties and ejection characteristics of the ink composition were evaluated by the method shown in the preparation of the ink composition for the solder alloy material.
As shown in Table 5, the ejection property, the patterning property, and the film-forming property were sufficient and reached the practical level.
[0116]
[Table 5]

[0117]
Production Examples 9 to 16 show a method for producing a flux material ink composition.
An ink composition having the following composition was prepared.
[0118]

[0119]

[0120]

[0121]

[0122]

[0123]

[0124]

[0125]

[0126]
(Method of producing bump by inkjet method)
Next, solder bumps were formed using the solder alloy material ink compositions of Examples 1 to 5 described above.
The solder bump was formed as follows.
That is, first, a passivation (93) covering a part of the aluminum pad (92) on the LSI wafer (91) as shown in FIG. 3 is 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 on the intermediate metal layer (94) at a position corresponding to the aluminum pad (92). A flux layer (96) for bump formation is formed.
Then, the LSI wafer (91) on which each of the above layers is formed is arranged in a wet back device NRY-101V6LU (model name) manufactured by Daiwa Seisakusho Co., Ltd., and heated under a predetermined condition to melt the solder alloy material and the flux. A substantially spherical solder bump (97) as shown in FIG. 6 is formed as a connection terminal on the aluminum pad (92) via the intermediate metal layer (94).
[0127]
(1) Temperature profile
As shown in FIG. 7, the temperature profile of the wet-back process using the flux according to the embodiment is as follows. First, the wet-back process is started from the section T1 kept at room temperature, and then the sections T2 and 200 kept at about 100 ° C. Preheating is performed stepwise by a section T3 maintained at about 300C and a section T4 maintained at about 300C.
Subsequently, in this wet-back process, after 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 cooling is performed stepwise by the section T8, and the wet back processing is terminated.
(2) Temperature conditions for wet back treatment
In the wet back processing, each section in the wet back apparatus (NRY-101V6LU manufactured by Daiwa Seisakusho) was set to two different temperatures using a hot plate or an infrared (IR) heater as shown in Table 6.
First, in a wet-back apparatus using a hot plate, the first section is set at about 100 ° C. as a preheat, the second section is set at about 200 ° C., and the third section is set at about 300 ° C., and the fourth section is set as a main heat. The temperature 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 the formed solder bumps.
[0128]
On the other hand, in a wet-back apparatus using an infrared heater, the wet-back process is started from the second section, and the pre-heating is performed at about 250 ° C. in the second section and about 350 ° C. in the third section. The fourth section was set at about 400 ° C. as the main heat, and the fifth section was set at about 300 ° C. for cooling the solder bumps.
In the wet-back apparatus, each section is set to an atmosphere having a nitrogen concentration of about 50 ppm, and the semiconductor chips to be subjected to the wet-back processing are moved at intervals of about 60 seconds in each section to perform the wet-back processing. Table 6 shows the temperature conditions of the wet back processing according to the example.
[0129]
[Table 6]

[0130]
<Preparation of first to eighth bumps>
The solder fine particle-containing ink composition (4 pl) of each of Examples 1 to 5 was discharged onto an intermediate metal layer (BLM: Ball Limiting Metal) formed on a pad having a pad diameter of 20 μm and having room temperature and vacuum. After removing the solvent in the atmosphere, heat treatment was performed at 100 ° C. for 10 minutes in the air 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 were heated and melted under the heating and melting conditions shown in Table 6 to form solder bumps having a bump diameter of 20 μm.
Table 7 shows the production of the first to eighth bumps.
[0131]
[Table 7]

[0132]
<Preparation of 9th to 16th bumps>
Instead of the intermediate metal layers of the ninth to sixteenth bumps, bumps provided with a conductive adhesive layer were manufactured. The conductive adhesive layer ink compositions of Examples 6 to 11 (4 pl) were discharged onto a pad having a pad diameter of 20 μm, and the solvent was removed at room temperature and in a vacuum. Heat treatment was performed to form a conductive adhesive layer.
Thereafter, a solder bump having a bump diameter of 20 μm was formed in the same manner as described above.
The bumps thus formed are referred to as first to sixteenth bumps (# 1 to # 16). FIG. 10 shows a schematic view of the prepared bump as viewed from above.
Table 8 shows the manufacture of the ninth to sixteenth bumps.
[0133]
[Table 8]

[0134]
<Preparation of 17th to 20th bumps (bump diameter: 0.5 μm to 5 μm)>
The ink composition for forming a conductive adhesive layer described in Preparation Example 1 was prepared by changing the drive voltage, frequency, and pulse width of a head (RPSIO Jet300 manufactured by Ricoh) of an inkjet printing apparatus, and the opening diameter was 5 μm / 3 μm / 1 μm / 0.5 μm 1 pl, 0.6 pl, 0.2 pl, and 0.1 pl were respectively ejected and laminated on the pad having, and subjected to patterning coating. After the application, the solvent was removed under 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.
[0135]
Next, the ink composition for forming a solder layer described in Example 1 was ejected and laminated as 1 pl, 0.6 pl, 0.2 pl, and 0.1 pl, respectively, corresponding to the conductive adhesive layer corresponding to the pad opening diameter. After the application, the solvent was removed under vacuum (1 torr) at room temperature for 20 minutes, and then a solder alloy material layer was formed by heat treatment at 150 ° C. (on a hot plate) for 30 minutes in a nitrogen atmosphere.
[0136]
Next, the flux ink composition described in Preparation Example 9 was applied to a solder alloy material layer formed on a pad having a diameter of 5 μm, 3 μm, 1 μm and 0.5 μm by 1 pl, 0.6 pl and 0.2 pl, respectively. -0.1 pl was discharged and laminated, and heat-fused under the heat-fusion conditions shown in Table 6 to form solder bumps. The sizes of the solder bumps were 5 μm, 3 μm, 1 μm, and 0.5 μm, respectively. With this forming method, four types of solder bumps having extremely small bump diameters, which had been considered difficult to manufacture, could be formed. The bumps formed by this forming method will be referred to as seventeenth to twentieth bumps (# 17 to # 20) for convenience.
According to such an inkjet system, fine patterning can be performed easily and in a short time. Further, the film thickness can be changed by changing the solid component concentration and the ejection amount of the ink composition.
[0137]
Separately from Production Examples 17 to 20, by forming the solder layer and the flux layer by an inkjet method and forming the intermediate metal layer by a conventional forming method, even if the ink composition material is not very suitable for the inkjet method, The bumps can be formed by combining with other ink composition materials used in the ink jet system, so that the degree of freedom in semiconductor design is increased. Conventional coating methods other than the ink jet method include a printing method, a transfer method, a dipping method, a spin coating method, a casting method, a capillary method, a roll coating method, a bar coating method, and the like.
[0138]
(Preparation of solder bump by conventional method)
Next, a conventional solder bump forming method will be described.
The comparative bump formed by the conventional method can be 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, a peripheral end portion of a plurality of pads (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 (40) is electrically protected.
[0139]
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 (40) is formed by using these pads (41). The wafer (40) is placed on one surface (40A) so as to be exposed (or a photoresist film is formed so as to expose each pad (41)).
Subsequently, the wafer (40) is loaded into a sputtering apparatus, and an adhesive layer (44) made of chromium or the like capable of improving the adhesion between the pad (41) and the bump on one surface (40A) of the wafer (40) by a sputtering method. ) And a barrier metal layer (45) made of copper or the like are sequentially formed, and an adhesive layer (44) and a BLM film layer (46) formed of the barrier metal layer (45) are formed.
Thereafter, the metal mask placed on one surface (40A) of the wafer (40) is removed (or the photoresist film is removed), and the BLM laminated on the metal mask (or the photoresist film) is formed. The film layer (46) is removed. Thus, a BLM film layer is formed on each pad (41) on one surface (40A) of the wafer (40).
[0140]
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 exposed according to each BLM film layer. Thereafter, 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 formed on one surface (40A) of the wafer (40) by plating and vapor deposition, respectively.
Thereafter, 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. Thereby, a bump material (48) is formed on each of the BLM film layers (46).
However, in this conventional bump forming method, a wafer (40) in which a bump material (48) is formed on each BLM film layer (46) by applying a plating method, for example, Tanaka Kikinzoku Sales Co., Ltd. Wafer (40) was purchased.
Further, as a wafer (40) in which a bump material (48) is formed on each BLM film layer (46) by applying a vapor deposition method, for example, a wafer (40) manufactured by IBM Japan, Ltd. was purchased.
[0141]
Subsequently, as shown in FIG. 8E, one surface (40A) of the wafer (40) in which the bump material (48) is formed on each of the BLM film layers (46) by a plating method and a vapor deposition method, respectively. As a flux (not shown), for example, Deltalux 530 (product name) manufactured by Senju Metal Industry Co., Ltd. is applied. The flux is applied so as to be about 5.0 to 6.0 g per one 6-inch wafer.
Then, nitrogen (N₂) As a solder heating / melting device (not shown), for example, N₂  Using the Solder Reflow System NRY-101V6LV (product name),₂About 25 to 30 ppm of oxygen (O₂B) Heating and melting the bump material (48) formed on each BLM film layer (46) of the wafer (40) in a nitrogen atmosphere having a concentration.
In this way, the bump material (48) is melted and lead and tin are synthesized to form a spherical comparative bump (48A).
FIGS. 14A to 14D briefly show these manufacturing processes.
[0142]
As shown in Table 6, this N₂The solder heating / melting apparatus has six zones having different set temperatures from a first zone to a sixth zone therein, and each of the first to sixth zones is a predetermined zone by a hot plate or an infrared (IR) heater, respectively. Set to temperature.
Also, this N₂In the 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 the respective set temperatures.
Here, first, this N₂When the temperature is set using a hot plate in the solder heating and melting apparatus, the first zone is set at about 100 ° C., the second zone is set at about 150 ° C., and the third zone is set at about 250 ° C. The bump material (48) formed on the pad (41) of the wafer (40) is 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 at about 200 ° C., and the sixth zone is set at about 100 ° C., so that the bump material (48) melted by heating on the BLM film layer (46) of the wafer (40) is stepwise. Then, a comparative bump (48A) is formed on each pad (41) of the wafer (40) via the BLM film layer (46).
[0143]
On the other hand, this N₂When the temperature is set using an infrared heater in the solder heating and melting apparatus, the first zone is set at about 150 ° C., the second zone is set at about 250 ° C., and the subsequent third zone is set at about 350 ° C. The bump material (48) formed on the BLM film layer (46) of the wafer (40) is gradually heated.
The fourth zone is set at 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 at about 350 ° C., and the sixth zone is set at about 250 ° C., so that the bump material (48) heated and melted on the BLM film layer (46) of the wafer (40) is stepwise. Then, a comparative bump (48A) is formed on each pad (41) of the wafer (40) via the BLM film layer (46).
Note that this N₂The stop time of the wafer (40) in each of the first to sixth zones in the solder heating and melting apparatus is about 30 seconds in the first zone, about 40 seconds in the second zone, and about 50 seconds in the subsequent third zone. . In the fourth and fifth zones, the time is about 40 seconds, and in the subsequent sixth zone, the time is about 60 seconds.
[0144]
Further, as a method of forming the comparative bump (48A), a solder dip method was used in addition to the plating method and the vapor deposition method.
Here, in the case of the solder dipping method, the solder resist film (42) is formed on the passivation film (42) on one surface (40A) of the wafer (40) in which the BLM film layer (46) is formed on the pads (41). 47) are laminated.
Thereafter, Deltalux 530 (product name) manufactured by Senju Metal Industry Co., Ltd. is applied to one surface (40A) of the wafer (40) as a flux.
Thereafter, assuming that the total weight of lead and tin of the bump material (48) is 100%, the weight of lead is previously selected so as to be an arbitrary ratio of 90 to 98%, and the weight of tin is changed 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 dipping tank, and the molten lead is deposited on the BLM film layer (46) laminated on each pad (41) of the wafer (40). And tin. As a result, the bumps (48A) for comparison 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.
[0145]
The wafer (40) on which the comparison bumps (48A) are respectively formed by the plating method, the vapor deposition method, and the solder dipping method as described above is first used as a glycol-based cleaning agent at a temperature of about 50 ° C., for example, Asahi Kasei. Elise manufactured by Kogyo Co., Ltd.
It was immersed in M9000 (product name) and shaken for about 20 minutes to wash.
Next, the wafer (40) was immersed in, for example, 2-propanol (isopropanol) manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd. as a cleaning agent at a temperature approximately equal to room temperature and washed by shaking for about 10 minutes.
Thus, the flux remaining on the passivation film (42) of the wafer (40) was cleaned. Thus, a comparison bump (48A) can be formed on each pad (41) of the wafer (40).
[0146]
(Comparison of characteristics between Example and Comparative Example)
Here, the bumps formed in Examples 1 to 5 (hereinafter referred to as a first bump, a second bump, a third bump, and a fourth bump) and a bump forming method according to a conventional method are used. The three types of comparative bumps (48A) (hereinafter, referred to as a first comparative bump, a second comparative bump, and a third comparative bump) formed by the above method are referred to as the appearance of the bump and the bump. The comparison was made by observation of a cross section, a mechanical strength test, a cleanability test, and a reliability test when an IC chip actually cut and separated from the wafer (40) was mounted on a wiring board.
[0147]
First, in observing the appearance of the bump and the cross section of the bump, the appearance of the bump magnified 40 times was visually observed using, for example, OPTIPHOT XUW-M (product name) manufactured by Nikon Corporation as a metal microscope. . Further, as an electron microscope (hereinafter, referred to as an SEM), for example, using a SCANNING MICROSCOPE JSM-5300LU (product name) manufactured by JEOL Ltd., the appearance and cross section of the bump magnified 1000 to 3000 times are shown. Observed.
[0148]
Further, in the mechanical strength test of the bump, for example, using a PULL TESTER TYPE PTR-01 (product name) manufactured by Resca Co., Ltd. as a bump strength tester, Y distance 0.2 mm, Speed 0.1-1.0 mm Under the conditions of / s, 0.1, Location μ, and 5, the bumps were subjected to a shear test and a tensile strength test.
[0149]
First, in the shear test, a force was applied to a predetermined position of the bump from a direction perpendicular to the thickness direction of the wafer (40), and the strength at which the bump was broken was measured. In the tensile strength test, a bump is pulled in a direction away from one surface (40A) of the wafer (40), and the bump is used as a pad (41) (for the first to sixteenth bumps) or a BLM film layer (46). (In the case of the comparative bump (48A)), the strength when peeled off was measured.
[0150]
The cleaning test was performed only on the comparative bump (48A) formed by the conventional bump forming method using a flux when forming the bump.
That is, in the cleaning test, after the flux was cleaned, the presence or absence of a flux or the like (hereinafter, referred to as a residue) remaining on the passivation film (42) of the wafer (40) was observed.
The residue was observed at a magnification of 40 times using a metal microscope, for example, OPTIPHOT XUW-M (product name) manufactured by Nikon Corporation, and as a SEM, for example, SCANNING MICROSCOPE manufactured by JEOL Ltd. Using JSM-5300LU (product name), it was observed at a magnification of 1000 to 3000 times.
[0151]
Regarding the reliability test, a thermal shock program test, an ion migration test, and a high temperature holding test were performed.
First, in the thermal shock program test, using, for example, an ESPEC THERMAL SHOCK CHAMBER TSB-2 or TSV-40st (product name) manufactured by Tabai ESPEC Co., Ltd. as a thermal shock test device, The temperature was changed cyclically in the range of 30 to 150 ° C., and the presence or absence of cracks at the joint between the bump and the pad (41) was confirmed inside the device.
In this thermal shock test apparatus, the inside of the apparatus was maintained at a temperature of about -30 ° C. for about 1 hour, and thereafter, the temperature was raised to a temperature of about 150 ° C. over a period of about 30 minutes. A temperature of about 1 ° C. is maintained for about 1 hour, and thereafter, a temperature change of one cycle consisting of 3 hours is sequentially repeated such that the temperature is lowered to a temperature of about −30 ° C. over about 30 minutes. Has been done.
[0152]
In the ion migration test, for example, an ion migration measurement system SIR10 (product name) manufactured by Kusumoto Kasei Co., Ltd. is used as an ion migration tester, and the IC chip is subjected to a high temperature and high humidity set at a predetermined temperature and humidity in advance. Among the bumps formed on each of the pads (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.
[0153]
Further, in the high-temperature holding test, a bump and a BLM film in an atmosphere held at each of 120 ° C. and 210 ° C. were used as a high-temperature holding tester using, for example, a thermo-hygrostat (product name) manufactured by Advantest Corporation. The state of deterioration of the BLM film layer (46) due to interdiffusion with the layer (46) was measured.
[0154]
The results obtained by the various tests described above will be described.
Table 9 shows the results of tests performed on the first to third solder bumps of the present invention formed by the inkjet method and the first to third conventional bumps formed by the conventional method. The same results as those of the first to third solder bumps were obtained for the fourth to sixteenth solder bumps of the present invention.
[0155]
As shown in Table 9, first, in the observation with a metallurgical microscope, the surface of the conventional bump is blackened, a large number of irregular bumps and scattered bumps are generated, and adjacent bumps of the conventional bumps are formed by the irregular bumps and the scattered bumps. (48A) Bridges also occur due to contact between the members.
The conventional bump will be specifically described with reference to FIG. 9A and FIGS. 9B and 9C in which FIG. 9A is enlarged. Each pad (41) of the wafer (40) A plurality of scattered bumps (60) are formed around the conventional bumps (48A) formed thereon, and irregular bumps (61) in contact with the scattered bumps (60) are observed. You.
On the other hand, the first to sixteenth bumps of the present invention have gloss on the surface and have an ideal spherical shape, and a good surface property and shape are observed.
[0156]
[Table 9]

[0157]
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 observed. It is confirmed.
Further, the BLM film layer (46) on the pad (41) of the wafer (40) and the conventional bump (48A) are roughly interdiffused, and 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) Is heated and melted, the conventional bump (48A) originally becomes spherical (FIG. 11B).
However, if there is a variation in the compounding amount of lead and tin in the bump material (48), the composition of the lead and tin becomes non-uniform, and voids (65) and cracks (66) are generated, and flying bumps (60) are generated. Occurs.
On the other hand, in the first to sixteenth bumps of the present invention, no voids (65) and no cracks (66) are generated inside, and the bumps are well fixed on the pads (41) of the wafer (40).
[0158]
Next, the results of the strength test will be described.
First, in the shear test, the first to third comparative bumps are cut off with a force of about 5 kg. On the other hand, in the first to sixteenth bumps of the present invention, the breakage does not occur with a force of about 5 kg, but breaks for the first time with a force of about 10 kg.
On the other hand, in the tensile test, the first to third comparative bumps are separated 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. For the first time, it comes off from the pad (41).
[0159]
In the shear test, if the force at which the bump breaks is 8 kg or more, it is determined to be within the standard, and if the force is smaller than this (less than 8 kg), it is determined to be out of the standard.
In the tensile test, if the force when the bump is peeled off from the BLM film layer (46) or the pad (41) is 1200 kg or more, it is within the standard. If the force is smaller than this (less than 1200 kg), it is out of the standard. It has been established.
Therefore, the first to third conventional bumps are out of the standard in both 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.
The tensile tests and shear tests performed on the seventeenth to twentieth bumps of the present invention were conducted by temporarily setting the standard at a diameter of 20 μm to 8 kg for shear and 1200 kg for tensile. The results are as shown in Table 10. is there.
[0160]
[Table 10]

The test results other than the shear strength and the tensile strength of the 17th to 20th bumps were as good as the results of the 1st to 16th bumps.
[0161]
In the detergency test, a flux residue (hereinafter, referred to as a black residue) that was blackened by heating and melting was observed around the first to third conventional bumps, and the bump material was also removed. A white residue composed of organic lead and organic tin, which is considered to be generated by the chemical reaction of lead and tin of (48) with the 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) is formed. A large number of white residues (81) are generated on the passivation film () of FIG. 13) (FIG. 13), and these black residues (80) and white residues (81) are used for cleaning the wafer (40). It remains without being completely removed.
[0162]
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 ) Cracks occur at the joints.
On the other hand, in the case of the first to sixteenth bumps of the present invention, even when 1000 cycles of a predetermined standard have elapsed from the start of the test, the first to sixteenth bumps and the conductive adhesive layer No crack is generated at the joint portion, and the bump and the conductive adhesive layer are fixed.
[0163]
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 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 do not short-circuit even after a lapse of 1000 hours of a predetermined standard from the start of the test, and each pad ( 41) Maintain the initial state formed above.
[0164]
Furthermore, in the high-temperature holding test, which is one of the reliability tests, in the case of the first to third comparative bumps, at first, at a temperature of about 120 ° C., about 500 hours have passed since the start of the test, The comparative bump 3 and the BLM film layer (46) are mutually diffused, and the BLM film layer (46) is deteriorated.
For this reason, it is difficult for the BLM film layer (46) to maintain a predetermined strength for fixing the first to third comparative bumps and the pads (41) of the wafer (40).
[0165]
On the other hand, at a temperature of about 210 ° C., about 100 hours after the start of the test, the first to third comparative bumps and the BLM film layer (46) are mutually diffused as described above.
Therefore, also in this case, it is difficult for the BLM film layer (46) to maintain a predetermined strength for fixing the first to third comparative bumps and the pads (41) of the wafer (40).
On the other hand, in the case of the first to sixteenth bumps according to the present invention, the first to sixteenth bumps may be used at 120 ° C. and 210 ° C. even after a lapse of 1000 hours of a predetermined standard from the start of the test. No bump and the BLM film layer are mutually diffused, and the first to sixteenth bumps are fixed on the pads (41) of the wafer (40).
[0166]
Table 11 shows the results of comparison between the bump forming method according to the present invention and the bump forming method according to the conventional method, which will be specifically described later.
[0167]
[Table 11]

[0168]
First, regarding the waste liquid treatment in the bump formation step, the conventional method of forming a bump requires waste liquid treatment for the bump material formation step, and after heating and melting the bump material, a large amount of waste liquid is also generated in the flux cleaning step. As a result, waste liquid treatment becomes important.
On the other hand, in the bump forming method of the present invention, since the amount of the flux used is very small only by the amount ejected by the ink jet method, a waste liquid treatment facility for treating a waste liquid such as an organic solvent used in the cleaning step is easy. , Or can be omitted, and the bump forming process can be simplified.
[0169]
In the bump formation step, the conventional method requires a BLM film layer formation step and a bump material formation step, and the BLM film layer formation step and the bump material formation step each include a photoresist film (47) formation step. In addition, a step of removing the photoresist film (47) is required. Therefore, the process of forming the bumps is complicated and requires a large amount of work time.
On the other hand, 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.
[0170]
Furthermore, if the uniformity of the bumps formed on each pad of the wafer is conventionally made, the conventional method may cause a variation in the compounding amount of lead and tin of the bump material (48) formed on the BLM film layer (46). There is.
Therefore, the conventional bumps (48A) formed on the respective pads (41) of the wafer (40) vary in height and shape.
On the other hand, in the present invention, since the ink is applied with a uniformly controllable ejection amount by the ink jet method, the shape and size of the formed bumps are accurate, and each bump is formed on each pad of the wafer. The formed bumps have a substantially uniform height and shape.
[0171]
Furthermore, if the yield of bumps formed on each pad (41) of the wafer (40) is conventionally changed, the conventional method causes variations in the height and shape of the conventional bumps (48A), Voids and cracks are generated inside the bump (48A). Therefore, 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 ejection amount of ink is applied by the ink jet method, and a bump of an accurate size is formed, so that the yield can be almost 100%.
[0172]
Comparing the economics of bump formation, in the conventional method, in the BLM film layer formation step and the photoresist film (47) stripping step in the bump material formation step, each of the bumps is formed on one surface (40A) of the wafer (40). 99% or more of the BLM film layer (46) and the bump material (48) are removed from the entire weight of the laminated BLM film layer (46) and the bump material (48), and the BLM film layer is less than 1%. (46) and only the bump material (48) are used, which increases the cost.
On the other hand, in the bump forming method of the present invention, a small amount of ink is applied by an inkjet method, and all of the applied material is used for bump formation. Economic efficiency is greatly improved.
[0173]
Furthermore, if the adhesion between the pad (41) of the wafer (40) and the bump is conventionally changed, 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) interdiffuse, and the BLM film layer (45) deteriorates in a short time in the related art, and in some cases, the conventional bump (48A) is 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 interdiffuse and only deteriorate the conductive adhesive layer itself. The pad (41) and the bump are firmly adhered to each other via the conductive adhesive layer for a significantly long time.
Therefore, the bump forming method of the present invention does not require the BLM film layer forming step and the bump material forming step as in the conventional bump forming method, and can simplify the bump forming step.
[0174]
Further, in the bump forming method according to the present invention, a uniform ejection amount of ink is applied by an ink-jet method, and a bump of an accurate size is formed, so that the bump height generated in the conventional bump forming method is reduced. It is possible to prevent variations, voids (65) and cracks (66) inside the bumps, and bridges generated due to bumps having different sizes, irregularly shaped bumps (61) and scattered bumps (60).
That is, bumps having substantially uniform physical properties such as surface properties, shape and composition 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 a step of removing the photoresist film (47) as in the conventional bump forming method, and thus the bumps are formed on the pads (41) of the wafer (40). Can be reduced, and the economics of bump formation can be significantly improved.
[0175]
Further, in the bump forming step of the present invention, a conductive adhesive layer is formed on each of the pads (41) of the wafer (40), and the bumps are formed thereon. The contact strength of each bump to 41) can be improved in each step.
Furthermore, the conductive adhesive layer and the bump do not diffuse each other, and the degree of adhesion of each bump to each of the pads (41) can be maintained for a long time in the related art.
[0176]
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-mentioned thermal shock program test, heat thermal shock test, ion migration test, and high temperature holding test described above. In addition, the reliability of each bump formed on each pad (41) of the wafer (40) can be remarkably improved.
Further, in a semiconductor device having bumps formed on the pads (41) by the bump forming method of the present invention, the pads (41) and the bumps corresponding to the pads (41) are connected by the conductive adhesive layer. As a result, the pads (41) and the corresponding bumps can be easily fixed.
Further, the adhesion strength of each bump to each pad (41) can be maintained for a long time in the related art.
[0177]
Further, as described above, the pads (41) and the corresponding bumps are fixed by the conductive adhesive layer, so that the pads (41) and the corresponding bumps can be easily fixed. As a result, a semiconductor device that can greatly reduce the operation time in the bump formation process can be realized.
In the above-described embodiment, a case has been described in which a wafer (40) on which a plurality of IC circuits corresponding to IC chips are formed is used as a bump formation target. However, the present invention is not limited to this, and an LSI may be used. (Large Scale IC) A wafer on which a plurality of circuits corresponding to chips are formed, a ball grid array (BGA, Ball Grid Array), and a chip size package (CSP, Chip Size Package), and other various bump forming objects are used. You may do it.
[0178]
Further, in the above-described embodiment, the case where the conductive adhesive layer is formed by the inkjet method has been described. However, the present invention is not limited to this, and the wafer (40) may be previously formed by a method such as a metal mask printing method or a screen printing method. A conductive adhesive layer may be formed on each of the pads (41), and bumps may be formed on these conductive adhesive layers by an inkjet method.
[0179]
(Effect of the flux ink composition according to the present invention)
According to the flux ink compositions 14 to 21 having the above-described compositions, in the formation of solder bumps by an inkjet method, an ink formulation containing a rosin, an activator, a solvent, a polyol, a glycol ether, a surfactant, and a wetting agent is used. It was confirmed that the ink could be ejected without any problem and that patterning was possible on the wafer.
Further, according to the method of the present invention, it is possible to produce a bump having a very small diameter which is considered impossible by the conventional method. It was confirmed that bumps having the following characteristics could be produced.
[0180]
Regarding the characteristics of the solder bumps, it was confirmed that lead and tin were uniformly melted to form solder bumps 1 to 11 having a smooth and glossy surface, and that there were no deformed solder bumps due to chipping or the like and scattered solder bumps. .
Thus, it was confirmed that by using each of the flux ink compositions 1 to 9, the shape of the solder bumps 1 to 11 became a nearly ideal spherical shape.
In each of the flux ink compositions 1 to 9, lead and tin are uniformly melted to form solder bumps 1 to 11 without voids and cracks inside, so that the solder bumps 1 to 11 and the intermediate metal layer can be formed. No reaction was observed, and it was confirmed that the adhesion could be improved.
Thus, it was confirmed that the shear strength and the tensile strength of the solder bumps 1 to 11 could be improved.
[0181]
As an activator, it decomposes and sublimates in the temperature range of 100 ° C. to 300 ° C. and has an effect of improving surface properties such as removal of an oxide film on the surface of the solder alloy material, improvement of solderability, and imparting of surface gloss. Organic acid-based activator with no residue remaining, effective to decompose and activate in the temperature range of 350 to 400 ° C. to remove voids inside bumps, prevent solder alloy from scattering, or uniformly melt solder alloy materials And the organic acid-based activator is contained in the solid content of the solder bump forming flux ink composition at a ratio of 0.01% by weight to 10% by weight. In Examples 1 and 2, wherein the halogen compound-based activator is contained in the solid content of the solder bump forming flux ink composition in a ratio of 0.01% by weight to 10% by weight, When forming a pump, the organic acid-based activator exerts an effect on the surface properties and shape of the solder bump at the time of preheating in a temperature range of 100 ° C. to 300 ° C., and at the time of main heating at a temperature range of 350 ° C. to 400 ° C. It was confirmed that the halogen compound-based activator exerted an effect on the formation of the solder bump, and that the function expected in forming the solder bump was sufficiently satisfied and the solder bump was formed well.
Furthermore, it was also confirmed from this 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.
[0182]
Also, as an activator, it decomposes and sublimates in a temperature range of 100 ° C. to 300 ° C. and has an effect of improving surface properties such as removal of an oxide film on the surface of a solder alloy material, improvement of solderability, and imparting surface gloss. And an organic acid-based activator that leaves no residue, decomposes and activates in the temperature ranges of 100 ° C. to 300 ° C. and 350 ° C. to 400 ° C. to remove oxide films on the surface of the solder alloy material, improve solderability, and improve surface gloss Examples including surfactants that exert the effect of improving surface properties such as imparting, remove voids inside bumps, prevent the scattering of solder alloys, or exhibit the effect of uniformly melting solder alloy materials In No. 3, the organic acid-based activator and the surfactant acted on the surface properties and shape of the solder bumps from preheating to main heating in the temperature ranges of 100 ° C. to 300 ° C. and 350 ° C. to 400 ° C. To exert effect, exerts effect against solder bump forming, solder bumps are sufficiently satisfy the functions expected in forming the solder bumps be formed satisfactorily confirmed.
[0183]
Further, from this, it was confirmed that also in Example 3, the bonding 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. Was done.
Furthermore, it was confirmed from the above that productivity was greatly improved by using the solder bump forming flux ink compositions of Examples 1 to 11.
[0184]
Furthermore, since each of the flux ink compositions 1 to 9 can significantly improve the heat resistance of the rosin against the main heat of the wet back treatment by blending the resin, it is possible to eliminate the burning of the rosin, and to use the natural rosin. Thus, it was confirmed that the formability of the film formed on the surface of the solder bump could be improved. Further, each of the flux ink compositions 1 to 9 was able to eliminate scorching of rosin, thereby improving the washability of the formed solder bumps 1 to 11 and eliminating flux residual soil. Accordingly, the solder bumps 1 to 11 formed using the respective flux ink compositions 1 to 9 improve the quality reliability after the semiconductor chip on which the solder bumps 1 to 11 are formed is mounted on a wiring board. It was confirmed that it could be obtained.
[0185]
Further, each of the flux ink compositions 1 to 9 uses an organic acid-based compound and a halogen compound or an organic acid-based compound as an activator and an activator that is activated in both stages of preheating and main heating, so that the preheating is started. Since the activator can be activated over a wide range up to the main heat, it has been 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 has a solvent having a boiling point of about 150 to 300 ° C., preferably about 220 to 250 ° C., so that the drying property of the solvent can be improved during wet back processing. That was confirmed.
[0186]
As described above, rosin in which resin is mixed at an arbitrary ratio of about 1% to 99% with respect to the total weight of natural rosin and hydrogenated rosin, activator in which organic acid compound and halogen compound are mixed, 150 To achieve a flux ink composition that can be used even under high temperature conditions such as wet-back processing by blending with a solvent having a boiling point of about 300 ° C., preferably about 220 to 250 ° C. Was completed.
[0187]
In the above-described embodiment, the case where the resin is used as a solute to be mixed 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 present invention is not limited to this, and various other solutes may be used as long as the solute can impart heat resistance to natural rosin and hydrogenated rosin and can be dissolved in a solvent.
Further, in the above-described embodiment, the case where the flux ink is used to form the solder bump into a spherical shape by the wet back process has been described, but the present invention is not limited to this, and in other high temperature conditions, You may make it apply to various processes etc. which use solder.
[0188]
【The invention's effect】
As described above, as apparent from the detailed and specific description, according to the present invention, a solder alloy material layer and a flux material layer are formed on an intermediate metal layer formed on an external electrode pad of a semiconductor device by an inkjet method. In this method, bumps can be formed by heating and melting them one after another, which makes it possible to form bumps easily and quickly at a lower cost than conventional bump formation methods, thus greatly reducing the working time in the bump formation process. Thus, it is possible to realize a bump forming method that can be shortened to a short time.
[0189]
In addition, by forming the conductive adhesive layer by an ink jet method instead of the intermediate metal layer, the complicated steps of preparing the intermediate metal layer and the solvent treatment step are not required. 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 property, patterning property and film forming property, using a supercritical fluid or subcritical fluid process. The composition could be provided. In addition, by using the ink composition, compared to the conventional bump forming method, a pattern can be formed easily and easily at a low cost by an ink jet method, and thus the working time in the bump forming step can be greatly reduced. The method could be realized. Furthermore, a bump excellent in characteristics with a bump diameter of 10 μm or less, 5 μm or less, or 1 μm or less, which was difficult to fabricate, could be formed.
[0190]
Further, in the flux ink composition for forming a solder bump by the inkjet method of the present invention, a component which decomposes and sublimates in a temperature range of 100 ° C. to 300 ° C. and a decomposes and activates in a temperature range of 350 ° C. to 400 ° C. as an activator. Contains ingredients. And, among the above-mentioned activators, the effect of improving the surface properties such as removal of the oxide film on the surface of the solder alloy material, improvement of the solderability, and imparting of surface gloss by decomposing and sublimating in the temperature range of 100 ° C. to 300 ° C. As a component that exhibits, for example, an organic acid-based activator that does not leave a residue is included, and is decomposed and activated in a temperature range of 350 ° C. to 400 ° C. to remove voids inside bumps, to prevent scattering of a solder alloy, or As a component exhibiting the effect of uniformly melting the alloy materials, for example, a halogen compound-based activator that remains is contained, and the organic acid-based activator is contained in an amount of 0.01% by weight or more in the solid content of the solder bump forming flux. The halogen compound-based activator is contained at a rate of 0.01 to 10% by weight in the solid content of the solder bump forming flux ink composition. Therefore, when forming a solder bump, the organic acid-based activator exerts an effect on the surface properties and shape of the solder bump during preheating in a temperature range of 100 ° C. to 300 ° C. At the time of main heating in the temperature range, the halogen compound activator exerts an effect on the formation of solder bumps, fully satisfies the functions expected when forming solder bumps, forms solder bumps well, and improves productivity. Is improved.
[0191]
Further, in the flux ink composition for forming a solder bump by the ink jet method of the present invention, the activator is decomposed and sublimated in a temperature range of 100 ° C. to 300 ° C. to remove an oxide film on the surface of the solder alloy material, and to improve solderability. A solder that contains at least a surfactant as a component exhibiting an effect of improving surface properties such as improving surface roughness and imparting surface gloss, and decomposing and activating in a temperature range of 350 ° C. to 400 ° C. to remove voids inside bumps; Since at least a surfactant is contained as a component that prevents the alloy from scattering or exerts an effect of uniformly melting the solder alloy materials, the temperature range of 100 ° C to 300 ° C and 350 ° C to 400 ° C From the preheat to the main heat, the above surfactant exerts an effect on the surface properties and shape of the solder bump, Exert effect on the formation, the solder bumps sufficiently satisfy the functions expected in forming a solder bump satisfactorily formed, productivity is improved.
[0192]
A natural rosin, a hydrogenated rosin, a solute blended at an arbitrary ratio of 1% to 99% based on the total weight of the natural rosin and the hydrogenated rosin, and an activator activated at a predetermined temperature. Is dissolved in a solvent, thereby realizing a flux that can be used under high-temperature conditions such as a wet-back process, and sufficiently satisfying a function expected in forming a solder bump. Bumps are formed well, and productivity is improved.
[0193]
Further, in the bump forming method according to this embodiment, since the amount of the flux used is very small, which is only discharged by the ink jet method, the waste liquid treatment equipment for processing the waste liquid such as the organic solvent used in the cleaning step can be easily configured. And the step of forming bumps can be further simplified.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan perspective view showing an example of the structure of an inkjet printer head used in a bump forming method of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an example of a structure of a nozzle portion of an inkjet printer head used in the bump forming method of the present invention.
FIG. 3 is a main part enlarged cross-sectional view showing a step of forming a passivation on an LSI wafer, showing a method of forming solder bumps in the order of steps.
FIG. 4 is an enlarged sectional view of a main part showing a method of forming an intermediate metal layer, showing a method of forming a solder bump in the order of steps.
FIG. 5 is an enlarged sectional view of a main part showing a method of forming a solder bump in the order of steps and showing a step of forming a solder alloy material layer and a solder bump forming flux layer.
FIG. 6 is a main part enlarged cross-sectional view showing a method of forming a solder bump in the order of steps, and showing a state in which the solder bump is formed.
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a temperature profile of a wet back process according to the embodiment.
FIG. 8 is a schematic sectional view showing a procedure for forming a conventional bump.
FIG. 9 is a schematic sectional view showing a state of a conventional bump formed on a pad of a wafer.
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a shape of a bump formed using a flux according to an example.
FIG. 11 is a schematic diagram showing the appearance of irregular bumps and scattered bumps in a conventional bump.
FIG. 12 is a schematic diagram for explaining a flux residue generated by forming a conventional bump.
FIG. 13 is a schematic diagram for explaining a white residue generated on a passivation film by forming a conventional bump.
FIG. 14 is a diagram showing a solder bump forming unit.
FIG. 15 is a view showing a shape of a solder bump formed by using a conventional flux.
FIG. 16 is a schematic diagram of a supercritical fluid device.
[Explanation 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 pool
23 Supply port
25 Nozzle hole
26 Ink repellent layer
27 Ink inlet
29 Piezoelectric element
31 electrodes
33 Nozzle surface
40 wafers
One side of 40A wafer
41 pads
42 Passivation film
44 Adhesive layer
45 Barrier metal layer
46 BLM film layer
47 Photoresist film
48 Bump material
48A conventional bump
60 Spattered Bump
61 Irregular 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 Flux layer for solder bump formation
97 Solder Bump
101 tank
102 pump
103 containers
104 filters
105 Mixing with solvent
106 Back pressure valve
107 Gathering
108 pressure gauge
109 Preheating section
110 Insulation section

Claims (38)

A method for producing a solder alloy material, comprising dissolving a solder alloy material in a supercritical fluid or subcritical fluid, and then depositing crystals. 2. The method according to claim 1, wherein the solder alloy material is dissolved in a supercritical fluid or a subcritical fluid, and then the crystal is precipitated by reducing the solubility of the solder alloy material in the supercritical fluid or the subcritical fluid. Manufacturing method of solder alloy material. The method for producing a solder alloy material according to claim 1, wherein the solder alloy material is dissolved in a supercritical fluid or a subcritical fluid, and then mixed with another solvent to precipitate crystals. The method for producing a solder alloy material according to claim 1, wherein the solder alloy material is dissolved in a supercritical fluid or a subcritical fluid, and then the temperature is changed to precipitate crystals. 5. The method for producing a solder alloy material according to claim 1, wherein the supercritical fluid or the subcritical fluid comprises at least one of a ketone solvent, an alcohol solvent, and an aromatic solvent. Method. Ketone solvents or alcohol solvents or aromatic solvents are acetone, methyl ethyl ketone, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 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, benzobenzene The method for producing a solder alloy material according to claim 5, wherein the material is at least one selected from nitrile, aniline, and methyl benzoate. A method of sequentially forming a solder alloy material layer and a flux material layer on an intermediate metal layer formed on an external electrode pad of a semiconductor element, and then heating and melting the bump to form a bump. An ink composition formed by an ink-jet method and constituting a solder material used in the ink-jet method, comprising at least the solder material according to any one of claims 1 to 6, an organic solvent, and a wetting agent. Ink composition. 8. The ink composition according to claim 7, wherein the ink composition contains at least the solder material according to claim 1, a dispersant, an organic solvent, a polyol, a glycol ether, a surfactant, and a wetting agent. The ink composition as described in the above. 9. The ink composition according to claim 7, wherein the particle size of the solder alloy material is 50 nm or less. 9. The ink composition according to claim 7, wherein the particle size of the solder alloy material is 10 nm or less. 8. The ink composition according to claim 7, wherein the viscosity of the ink composition is 1 to 20 mPas, the surface tension is 20 to 70 mN / m, and the contact angle with the material constituting the nozzle surface of the inkjet head is 30 to 170 degrees. 11. The ink composition according to any one of 10. The ink composition according to any one of claims 7 to 11, wherein the solid concentration of the ink composition is 0.01 to 10.0 wt%. The ink composition according to any one of claims 7 to 12, wherein the ink composition contains at least one solvent having a vapor pressure of 0.001 to 50 mmHg (room temperature). The organic solvent is 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, 1,2,6-hexanetriol, thiodiglycol , 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, N-hydroxyethyl-2-pyrrolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, containing at least one water-soluble organic solvent. 14. The method according to claim 13, wherein Ink composition. 15. The ink composition according to claim 7, wherein the ink composition contains a surfactant having an anionic group. The ink composition according to claim 15, wherein the surfactant having an anionic group is a polyoxyethylene alkyl ether acetate or a dialkyl sulfosuccinate. The ink composition contains at least one surfactant selected from an acetylene glycol-based surfactant, a polyoxyethylene alkyl ether, a polyoxyethylene alkyl phenyl ether, a polyethylene-polypropylene copolymer, and a fluorine-based surfactant. The ink composition according to any one of claims 7 to 16, wherein: 18. The ink composition according to claim 7, wherein the ink composition contains a diol having 6 or more carbon atoms and an alkyl ether. 19. The ink composition according to claim 7, wherein the conductivity of the ink composition is 1 mS / cm or more. 20. The ink composition according to claim 7, wherein the pH of the ink composition is adjusted to 6 or more and 11 or less. A method for forming a bump by sequentially forming a solder alloy material layer and a flux material layer on an intermediate metal layer formed on an external electrode pad of a semiconductor element and then heating and melting the solder alloy material layer, 21. A bump forming method, comprising: forming an ink composition using the ink composition according to claim 7 by an ink-jet method. A method of sequentially forming a solder alloy material layer and a flux material layer on an intermediate metal layer formed on an external electrode pad of a semiconductor element, and then heating and melting the bump to form a bump. 22. The bump forming method according to claim 21, wherein the ink composition formed by an ink jet method and constituting a solder material used in the ink jet method contains at least a solder material, an organic solvent, and a wetting agent. 23. The bump forming method according to claim 21, wherein the ink composition contains at least a solder material, a dispersant, an organic solvent, a polyol, a glycol ether, a surfactant, and a wetting agent. 24. The bump forming method according to claim 21, wherein a particle size of the solder alloy material is 50 nm or less. 24. The bump forming method according to claim 21, wherein a particle size of the solder alloy material is 10 nm or less. 23. The ink composition according to claim 21, wherein the viscosity of the ink composition is 1 to 20 mPa.s, the surface tension is 20 to 70 mN / m, and the contact angle with the material constituting the nozzle surface of the inkjet head is 30 to 170 [deg.]. 26. The bump forming method according to any one of 25. 27. The bump forming method according to claim 21, wherein the solid concentration of the ink composition is 0.01 to 10.0 wt%. 28. The bump forming method according to claim 21, wherein the ink composition includes at least one solvent having a vapor pressure of 0.001 to 50 mmHg (room temperature). The organic solvent is 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, 1,2,6-hexanetriol, thiodiglycol , 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, N-hydroxyethyl-2-pyrrolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, containing at least one water-soluble organic solvent. 29. The method according to claim 28, wherein Amplifier forming method. The method according to any one of claims 21 to 29, wherein the ink composition contains a surfactant having an anionic group. 31. The bump forming method according to claim 30, wherein the surfactant having an anionic group is polyoxyethylene alkyl ether acetate or dialkyl sulfosuccinate. The ink composition contains at least one surfactant selected from acetylene glycol-based surfactant, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkylphenyl ether, polyethylene-polypropylene copolymer, and fluorine-based surfactant. 32. The bump forming method according to claim 21, wherein: 33. The bump forming method according to claim 21, wherein the ink composition includes a diol having 6 or more carbon atoms and an alkyl ether. 34. The bump forming method according to claim 21, wherein the conductivity of the ink composition is 1 mS / cm or more. 35. The bump forming method according to claim 21, wherein the pH of the ink composition is adjusted to 6 or more and 11 or less. A bump having a bump diameter of 30 μm or less, formed by the bump forming method according to any one of claims 21 to 35. The bump according to claim 36, wherein the bump diameter is 10 µm or less. The bump according to claim 37, wherein the bump diameter is 1 µm or less.

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