JP2004342716A - Method and apparatus for forming bump - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえばダイオード,IC(集積回路装置)等の半導体素子の基板又はプリント回路基板の電極表面上等にバンプを形成するバンプ形成方法及びバンプ形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
バンプの形成方法としては、基板の下地電極形成面側にフォトレジスト膜を用いる方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。かかるバンプ形成方法では、基板上にフォトレジスト膜を形成すると共に、下地電極位置に穴を形成し、その中にディスペンサにより導電ペーストを充填し、スピンナを高速回転させ、フォトレジスト膜上のペーストを振り切ることにより穴にのみペーストを充填残留させ、プリべークする。さらに、フォトレジスト膜を除去してから導電ペーストを焼結することで基板上にバンプの形成を行っている。
【0003】
また、他のバンプ形成方法としては、スクリーン印刷を用いる方法が知られている(例えば、特許文献2参照)。かかるバンプ形成方法では、基板の下地電極形成面側にバンプ形成パターンが形成されたマスクが位置決めされ、マスクを介して導電ペーストが印刷され、マスクの除去後に焼結することで下地電極上にバンプの形成を行っている。
【0004】
【特許文献1】
特開平9−64047号公報(第1―5図)
【0005】
【特許文献2】
特開平6−204229号公報(第1図)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献1に記載の従来例の場合には、ディスペンサを用いるために穴以外のフォトレジスト膜上にもペーストが塗布されてしまうので、スピンナを用いることにより穴以外のペーストを除去する手間がかかるという問題があった。
【0007】
また、特許文献2に記載の従来例の場合には、バンプ形成にパターニング済みのマスクを必要とすることから予めバンプの形状について制約を受け、その変更や改良には容易に対応することができないという不都合があった。また、マスクを必要とするため、少量生産においては、コスト高となるという問題もあった。
【0008】
本発明は、パンプ形成の迅速化による生産性の向上を図ることを、その目的とする。
また、本発明は、種々の形状のバンプ形成を容易に行うことを、さらに他の目的とする。
また、少量生産の場合でのコスト低減をさらに他の目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、基板上に,バンプ材料となる導電性の微粒子を液体中に分散させてなる導電ペーストの液滴を液滴吐出手段により吐出する吐出工程と、 吐出された導電ペーストの液滴を焼結する焼結工程とを備える、という構成を採っている。
【0010】
上記構成では、吐出工程において、基板上に導電ペーストの液滴の吐出を逐次行い、所定形状に従って複数の液滴を積み上げることでバンプを形成する。
上記構成では、吐出工程において、基板上に導電ペーストの液滴の吐出を行い、さらに、焼結工程における焼結を行いバンプを形成する。焼結工程における焼結は、バンプの全体形状に従って積み上げられた後に行っても良いし、一回の吐出のたびに行っても良い。また、液滴の焼結は、吐出直後から基板に命中するまでに行っても良いし、基板上で行っても良い。また、焼結は、間欠的に行っても良いし、連続的に行っても良い。
なお、「基板」とは、ダイオード,IC等の半導体素子の基板及びプリント回路基板を含むものとする。また、「基板上」とは基板の上であれば良く、また、基板上に設けられた下地電極上を含むものとする。特に限定して説明する場合を除き、本明細書の記載全体(他の請求項記載の発明も含む)において同様とする。
【0011】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明と同様の構成を備えると共に、一又は複数回の吐出工程ごとに焼結工程を行う、という構成を採っている。
上記構成では、請求項1記載の発明と同様の動作が行われると共に、導電ペースト液滴の吐出ごと或いは複数回の吐出ごとに焼結が行われる。
【0012】
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の発明と同様の構成を備えると共に、微粒子は、金,銀,銅,白金,パラジウム,タングステン,ニッケル,タンタル,ビスマス,鉛,インジウム,錫,亜鉛,チタン又はアルミニウムのいずれか一つからなる金属若しくはその酸化物又は各金属の内のいずれか二種以上からなる合金を含有する、という構成を採っている。
上記構成により、上述したいずれかの一の材料を含有するバンプが形成される。
【0013】
請求項4記載の発明は、請求項1,2又は3記載の発明と同様の構成を備えると共に、焼結工程では、赤外線,レーザ光及び電子ビームのうちの少なくとも一種の照射により導電ペーストの液滴を加熱する、という構成を採っている。
上記構成により、焼結工程にあっては、導電ペーストの液滴がその吐出経路上或いは基板上で赤外線,レーザ光又は電子ビームのうちの少なくとも一種の照射を受けて焼結される。
【0014】
請求項5記載の発明は、請求項1,2,3又は4記載の発明と同様の構成を備えると共に、微粒子の粒径が100[nm]以下である、という構成を採っている。
上記構成では、請求項1,2,3又は4記載の発明と同様の動作が行われると共に、100[nm]以下の超微少な微粒子単位での吐出が行われる。
なお、「微粒子の粒径」とは、任意の微粒子サンプル100個を電子顕微鏡法により測定した外接円の直径の個数平均値をいうものとする。特に限定して説明する場合を除き、本明細書の記載全体(他の請求項記載の発明も含む)において同様とする。
【0015】
請求項6記載の発明は、請求項1,2,3,4又は5記載の発明と同様の構成を備えると共に、吐出工程を複数回行い、液滴を積み重ねてバンプを形成する、という構成を採っている。
上記構成では、吐出工程において、基板上に導電ペーストの液滴の吐出を複数回行い、所定形状に従って複数の液滴を積み上げることでバンプを形成する。
【0016】
請求項7記載の発明は、請求項1から6のいずれか一項に記載の発明と同様の構成を備えると共に、焼結工程を吐出工程と並行に行う、という構成を採っている。
「焼結工程を吐出工程と並行に行う」とは、吐出工程と焼結工程とが時間的に重なりがある場合をいうものとする。即ち、液滴の吐出から基板上への着弾までに液滴への焼結が開始されても良いし、既に焼結に要する処理が開始された状態の基板に対して吐出が行われても良い。特に限定して説明する場合を除き、本明細書の記載全体(他の請求項記載の発明も含む)において同様とする。
【0017】
請求項8記載の発明は、請求項1から6のいずれか一項に記載の発明と同様の構成を備えると共に、焼結工程を吐出工程の直後に行う、という構成を採っている。
上記構成では、液滴の吐出直後から焼結が開始される。
【0018】
請求項9記載の発明は、請求項1から8のいずれか一項に記載の発明と同様の構成を備えると共に、基板上にレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、レジスト膜に,開口部を形成する開口形成工程と、を有し、吐出工程では、液滴を開口部に吐出する、という構成を採っている。
【0019】
上記構成では、請求項1から8のいずれか一項に記載の発明と同様の動作が行われると共に、基板上には予めフォトレジスト膜が形成され、さらに、バンプ形成位置には開口部が形成される。そして、この開口部を目指して液滴の吐出が行われ、開口部に応じたバンプ形成が行われる。そして、液滴の焼結後、フォトレジスト膜は除去される。
【0020】
請求項10記載の発明は、基板を保持する基板保持手段と、この基板保持手段上の基板に向けて、バンプ材料となる導電性の微粒子を液体中に分散させてなる導電ペーストの液滴を吐出する液滴吐出手段と、基板保持手段上の基板に対する液滴吐出手段による吐出位置を位置決めする位置決め手段と、吐出された導電ペーストの液滴を焼結する焼結手段とを備える、という構成を採っている。
【0021】
上記構成では、基板保持手段により保持された基板上の所定位置に位置決め手段によりその吐出位置が位置決めされた液滴吐出手段から導電ペーストの液滴の吐出が行われる。かかる吐出は、位置決め手段により、逐次吐出位置を替えて行うことで所定形状のパンプとなるように積み上げられる。
また、焼結手段による焼結は、バンプの全体形状に従って積み上げられた後に行っても良いし、一回或いは所定回数の吐出のたびに行っても良い。また、液滴の焼結は、吐出直後から基板に命中するまでに行っても良いし、基板上で行っても良い。また、焼結は液滴の吐出が行われている間で、間欠的に行っても良いし、連続的に行っても良い。
【0022】
請求項11記載の発明は、請求項10記載の発明と同様の構成を備えると共に、液滴吐出手段による一回又は複数回の吐出毎に、液滴を焼結させるように焼結手段を制御するための制御手段を備える、という構成を採っている。
上記構成では、請求項10記載の発明と同様の動作が行われると共に、導電ペースト液滴の吐出ごと或いは複数回の吐出ごとに焼結が行われる。
【0023】
請求項12記載の発明は、請求項10又は11記載の発明と同様の構成を備えると共に、微粒子は、金,銀,銅,白金,パラジウム,タングステン,ニッケル,タンタル,ビスマス,鉛,インジウム,錫,亜鉛,チタン又はアルミニウムのいずれか一つからなる金属若しくはその酸化物又は各金属の内のいずれか二種以上からなる合金を含有する、という構成を採っている。
上記構成により、上述したいずれかの一の材料を含有するバンプが形成される。
【0024】
請求項13記載の発明は、請求項10,11又は12記載の発明と同様の構成を備えると共に、焼結手段は、赤外線,レーザ光及び電子ビームのうちの少なくとも一種の照射を行う、という構成を採っている。
上記構成により、焼結手段により、導電ペーストの液滴がその吐出経路上或いは基板上で赤外線,レーザ光又は電子ビームのいずれか一つの照射を受けて焼結される。
【0025】
請求項14記載の発明は、請求項10,11,12又は13記載の発明と同様の構成を備えると共に、微粒子の粒径が100[nm]以下である、という構成を採っている。
上記構成では、請求項10,11,12又は13記載の発明と同様の動作が行われると共に、100[nm]以下の超微少な微粒子単位での吐出が行われる。
【0026】
請求項15記載の発明は、請求項10,11,12,13又は14記載の発明と同様の構成を備えると共に、吐出を複数回行い、液滴を積み重ねてバンプを形成するように液滴吐出手段を制御する、という構成を採っている。
上記構成では、吐出手段により、基板上に導電ペーストの液滴の吐出を複数回行い、所定形状に従って複数の液滴を積み上げることでバンプを形成する。
【0027】
請求項16記載の発明は、請求項10から15のいずれか一項に記載の発明と同様の構成を備えると共に、焼結手段による液滴の焼結が、液滴吐出手段による吐出と並行に行われるように、焼結手段が制御される、という構成を採っている。
「吐出と並行に行われる」とは、液滴吐出手段による吐出と焼結手段による焼結とが時間的に重なりがある場合をいうものとする。即ち、液滴の吐出から基板上への着弾までに液滴への焼結が開始されても良いし、既に焼結に要する処理が開始された状態の基板に対して吐出が行われても良い。特に限定して説明する場合を除き、本明細書の記載全体(他の請求項記載の発明も含む)において同様とする。
【0028】
請求項17記載の発明は、請求項10から15のいずれか一項に記載の発明と同様の構成を備えると共に、焼結手段による液滴の焼結が、液滴吐出手段による吐出の直後に行われるように、焼結手段が制御される、という構成を採っている。
上記構成では、液滴の吐出直後から焼結が開始される。
【0029】
請求項18記載の発明は、請求項10から17のいずれか一項に記載の発明と同様の構成を備えると共に、位置決め手段は、基板上に形成されたレジスト膜の開口部に液滴が吐出されるように、基板に対する液滴吐出手段の位置決めを行う、という構成を採っている。
【0030】
上記構成では、請求項10から17のいずれか一項に記載の発明と同様の動作が行われると共に、基板上には予めフォトレジスト膜が形成され、さらに、バンプ形成位置には開口部が形成される。そして、この開口部を目指して液滴の吐出が行われ、開口部に応じたバンプ形成が行われる。そして、液滴の焼結後、フォトレジスト膜は除去される。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図1から図3を参照して説明する。図1は本発明の実施形態たるバンプ形成装置10の概略的な全体構成を示す構成図であり、図2は後述する吐出ヘッドの断面図である。
【0032】
(バンプ形成装置の全体構成)
バンプ形成装置10は、下地電極(図示略)が設けられた基板Kを保持する基板保持手段20と、この基板保持手段20上の基板Kに向けて、バンプ材料となる導電性の微粒子を液体中に分散させてなる導電ペーストの液滴を吐出する液滴吐出手段としての吐出ヘッド30と、基板保持手段20上の基板に対する吐出ヘッド30による吐出位置を位置決めする位置決め手段としてのX−Yステージ40と、吐出された導電ペーストの液滴を焼結する焼結手段としてのレーザ出射手段50と、上記各手段の動作制御を行う図示しない制御手段とを備えている。
【0033】
(基板保持手段及びX−Yステージ)
上記基板保持手段20は、上部に水平となる基板Kの載置面を有する基板ステージ21とこの基板ステージ21上で基板Kの挟持と解放とを切替可能な挟持手段22とを備えている。
かかる基板保持手段20は、X−Yステージ40の上部に設けられている。このX−Yステージ40は、水平面上で互いに直交するX軸方向とY軸方向とに基板保持手段20を移動位置決めすることが可能である。このX―Yステージ40は、基板Kを吐出ヘッド30に対する所定のバンプ形成作業開始位置に位置決めすると共に、バンプ形成作業時には吐出ヘッド30から逐次吐出される導電ペーストの液滴が下地電極上の所定の位置に命中するように基板保持手段20を介して基板Kの駆動を行う。
【0034】
(吐出ヘッド)
吐出ヘッド30は、図2に示すように、図示しない装置の支持フレームに支持された基板31と、基板31に設けられた圧電素子32と、この圧電素子32とリード線33及び電極34を介して接続された圧電素子駆動回路35と、導電ペーストの貯留部36a及び当該貯留部36aから導出する流路36bを形成する流路形成部材36とを備えている。
【0035】
上記流路形成部材36は、水平方向(図1における左右方向)に並んで複数の導電ペーストの貯留部36a及び流路36bを形成している。各貯留部36aは図示しない導電ペーストの供給部からの供給口36cが設けられている。各流路36bは貯留部36aから導出すると共に吐出ヘッド30の下端部に設けられた導電ペーストの液滴を吐出するノズル部37につながっている。
【0036】
また、各貯留部36a及び流路36bごとに個別に対応して当該貯留部36a及び流路36b内に上述した圧電素子32が配設されており、かかる圧電素子32にパルス電圧が印加されると当該圧電素子32はその厚さ方向(図2の左右方向)に膨張して貯留部36a及び流路36b内の導電ペーストを圧迫し、ノズル部37から所定粒径の液滴が吐出されるようになっている。なお、各貯留部36aには所定の供給圧力で導電ペーストが供給されており、この供給圧力により貯留部36aから導電ペーストの供給部側への導電ペーストの逆流を防止している。
また、水平方向に並んだノズル部37は、基板Kに設けられる下地電極の配設ピッチの一般的な規格値と等しい間隔で設けられており、これにより、複数の下地電極に対して同時にバンプ形成を行うことを可能としている。なお、各ノズル部37の間隔は、種々の各基板の下地電極の配設ピッチに等しく設定しても良いことはいうまでもない。
【0037】
圧電素子駆動回路35は、前述のように各圧電素子32に対して規定電位のパルス電圧を印加する。この圧電素子駆動回路35は図示しないバンプ形成装置10の動作制御手段に制御され、例えば複数のノズル部37の中から選択されたノズル部37のみからの導電ペースト液滴の吐出を行ったり、各ノズル部37ごとに設定された所定の時間的間隔で連続吐出を行ったりすることが可能である。
【0038】
(レーザ出射手段)
レーザ出射手段50は、レーザ光源とその光学系からなり、基板保持手段20の上方において図示しない装置フレームに支持されると共に、基板保持手段20の保持された基板Kの上面にレーザ光を照射する。そして、かかるレーザ光の照射により基板Kに吐出された導電ペーストの液滴は加熱され、焼結される。なお、かかるレーザ光の照射はバンプ形成作業時において連続的に照射し続けても良いし、導電ペーストの吐出時にのみ間欠的に行っても良い。
【0039】
(導電ペースト)
導電ペーストについては、熱硬化性樹脂と有機溶剤とを含む液体中に微粒子を分散してなる導電ペーストを使用する。なお、微粒子としては、金,銀,銅,白金,パラジウム,タングステン,ニッケル,タンタル,ビスマス,鉛,インジウム,錫,亜鉛,チタン又はアルミニウムのいずれか一つからなる金属若しくはその酸化物又は各金属の内のいずれか二種以上からなる合金を含有するものが使用される。特に、「ナノペースト(NPシリーズ)」(商標:ハリマ化成株式会社)を導電ペーストとして使用すると、より微細なバンプの形成に好適である。
また、導電ペーストに含まれる微粒子は100[nm]以下とすることが望ましく、これにより、微細なバンプ形成を図ることができる。
【0040】
(実施形態の動作説明)
図1及び3に基づいて上記バンプ形成装置10の動作説明を行う。図3はバンプ形成の途中過程を示す動作説明図であり、図中の二点鎖線は形成しようとしているバンプBの形状を示している。
後述する各部の動作は、制御手段により制御される。かかる制御手段は、詳細には図示しないが、各種演算処理を行うCPUと、後述する動作制御を行うための各種処理用の各種プログラムが記憶、格納されたROMと、各種処理におけるワークメモリとして使用されるRAMとで概略構成されている。そして、制御手段には、システムバス及び駆動回路等を介して基板保持手段20,吐出ヘッド30,X−Yステージ40及びレーザ出射手段50が接続されている。
【0041】
バンプBの形成作業においては、まず、基板Kが基板保持手段20に装着されると、吐出ヘッド30の複数のノズル部37がそれぞれ個別に基板Kの各下地電極に向けて吐出が行われるようにX−Yステージ40により基板Kがその初期位置に位置決めされる。
【0042】
そして、基板Kにレーザ出射手段50によるレーザ光の照射が行われた状態で(焼結工程)、各ノズル部37から導電ペーストの液滴が吐出される(吐出工程)。吐出された液滴は基板Kの下地電極に命中すると同時にレーザ光に照射され、加熱により焼結される。このとき、導電ペーストの液滴中に含まれる液状状態を維持する有機溶媒が蒸発し、熱硬化樹脂が硬化を生じると共に金属粒子が焼結することで命中位置に固着する。
【0043】
この導電ペーストの液滴はその滴径がバンプBよりも充分小さく、繰り返し吐出が行われることで積み上げられるようにしてバンプ形成が行われる。即ち、図3に示すように、液滴一つ分の高さで一つの層が形成されると、その上にまた新たな層を積み上げるように形成し、これを繰り返すことで所定の形状のバンプBを形成する。
【0044】
(実施形態の効果)
上述のように、バンプ形成装置10は、導電ペーストの液滴を吐出する工程とこれを焼結する工程とでバンプ形成を行うことから、各工程の作業自体は単純であり、フォトレジストやマスク等の前準備を不要とし、作業の容易化及び迅速化を図ると共にこれによる生産性の向上を図ることが可能である。また、バンプ形成作業にフォトレジスト等の薬剤を不要とし、作業後の廃棄物の発生を低減することから周囲の環境に及ぼす影響を十分に低減することが可能である。
また、バンプ形成装置10では、導電ペーストの液滴を吐出し、複数の層を積み上げるようにバンプの形成を行うことができるので、各層ごとの形状に変化を設けることで、例えば、図4(A)〜(C)に示すような種々の形状のバンプBを形成することが可能となる。
この場合、導電ペーストの特性に応じて液滴毎、複数液滴毎、一層毎又は複数層毎に焼結することができる。
【0045】
(その他)
なお、焼結手段は、上述したレーザ光出射手段に限られず、電子ビームや赤外線を照射することで加熱を行う構成としても良い。レーザ光出射手段、電子ビームや赤外線を照射する手段を用いて焼結させることにより、局所的に加熱可能のため、熱に弱い部分を備えた基板にバンプを形成する場合でも部品を傷めることを抑制することが可能であり、又は基板の熱による変形も抑制可能である。また、基板を裏面側から加熱するヒートステージを設ける構成としても良い。また、各種の光照射手段とヒートステージとを併用しても良い。
【0046】
また、液滴吐出手段としては、上記ピエゾ方式の吐出ヘッドに限らず導電ペーストを液滴として吐出可能な他の構成としても良い。例えば、画像形成装置に用いられる種々の液体インク吐出ヘッド技術、例えば、流路内で急加熱して液体の気泡を発生せしめて吐出を行うサーマル方式の吐出ヘッドや、静電吸引力により液滴を吐出する静電吸引方式の吐出ヘッド等を適用しても良い。
【0047】
また、レーザ出射手段50のレーザ光の照射位置については、基板Kの上面を照射する場合に限定されるものではなく、吐出された液滴がレーザ光に照射されればいずれに照射しても良い。例えば、図5に示すように、吐出液滴が通過する途中の領域を照射するようにその向きを設定しても良い。
また、焼結を行うタイミングとしては、液滴が基板K側に着弾してから行っても良いし、予め基板Kを加熱した状態で吐出を行い焼結させても良い。
【0048】
また、位置決め手段は基板Kを移動させるX−Yステージに限らず、吐出ヘッド20を移動位置決めする手段を用いても良い。また、基板を一定の直線に沿った方向についてのみ移動位置決めする手段と、吐出ヘッドをこれと交差する他の直線方向に沿って移動位置決めする手段とから構成しても良い。
【0049】
また、上記実施形態では、基板Kを水平面内(X軸方向とY軸方向)について位置決めを行っているが、さらに上下方向についても位置決め調節可能としても良い。なお、吐出ヘッド30について上下方向に位置決めを行っても良い。
【0050】
また、上記実施形態において、基板K上に予めレジスト膜を形成すると共に(レジスト膜形成工程)、バンプ形成目標位置に開口部を設け(開口形成工程)、かかる状態で基板保持手段20の載置面に基板Kを設置し、開口部に向けて液滴の吐出を行うように制御手段がX−Yステージ40と吐出ヘッド30の制御を行っても良い。この場合、、制御手段には開口部の位置を示す位置座標データが予め入力されてこれに従ってX−Yステージ40の位置決め動作制御を行うか、或いは光学素子や撮像手段による撮像画像から開口部を認識・特定しX−Yステージ40の位置決め動作制御を行っても良い。
【0051】
【発明の効果】
本発明は、導電ペースト液滴を液滴吐出手段により吐出し、焼結することでバンプ形成が行われるので、バンプ形成を容易且つ迅速に行うことができ、その生産性の向上を図ることが可能となる。また、パターニングされたマスクを不要とできるので、少量生産下でもコストを低減することできる。さらに、液滴吐出手段と基板との相対的に位置関係を調節することで種々の形状のバンプ形成を容易に行うことが可能となる。さらに、液滴の積み上げ作業によりバンプ形成を行えば、種々の形状のバンプ形成が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態たるバンプ形成装置の概略的な全体構成を示す構成図である。
【図2】図1に開示した吐出ヘッドの断面図である。
【図3】バンプ形成の途中過程を示す動作説明図である。
【図4】図4(A)〜(C)は種々の形状のバンプの例を示す説明図である。
【図5】レーザ出射手段の照射位置の他の例を示す説明図である。
【符号の説明】
10 バンプ形成装置
20 基板保持手段
30 吐出ヘッド(液滴吐出手段)
40 X−Yステージ(位置決め手段)
50 レーザ出射手段(焼結手段)
B バンプ
K 基板[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a bump forming method and a bump forming apparatus for forming a bump on a substrate of a semiconductor element such as a diode or an IC (integrated circuit device) or an electrode surface of a printed circuit board.
[0002]
[Prior art]
As a method of forming a bump, a method of using a photoresist film on a base electrode forming surface side of a substrate is known (for example, see Patent Document 1). In such a bump forming method, a photoresist film is formed on a substrate, holes are formed at base electrode positions, a conductive paste is filled therein with a dispenser, a spinner is rotated at a high speed, and the paste on the photoresist film is removed. By shaking off the paste, only the holes are filled with the paste to remain, and prebaked. Further, bumps are formed on the substrate by sintering the conductive paste after removing the photoresist film.
[0003]
As another bump forming method, a method using screen printing is known (for example, see Patent Document 2). In such a bump forming method, a mask on which a bump forming pattern is formed is positioned on a base electrode forming surface side of a substrate, a conductive paste is printed through the mask, and after the mask is removed, sintering is performed to form a bump on the base electrode. The formation of.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-9-64047 (FIG. 1-5)
[0005]
[Patent Document 2]
JP-A-6-204229 (FIG. 1)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of the conventional example described in Patent Literature 1, since the paste is applied to the photoresist film other than the holes due to the use of the dispenser, it is troublesome to remove the paste other than the holes by using a spinner. There was a problem that it took.
[0007]
Further, in the case of the conventional example described in Patent Document 2, since a patterned mask is required for forming the bumps, the shape of the bumps is restricted in advance, and it is not easy to respond to changes and improvements. There was an inconvenience. Further, since a mask is required, there is also a problem that the cost is increased in the small-scale production.
[0008]
An object of the present invention is to improve productivity by speeding up pump formation.
Still another object of the present invention is to easily form bumps of various shapes.
Still another object is to reduce costs in the case of small-scale production.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a discharge step of discharging droplets of a conductive paste formed by dispersing conductive fine particles serving as bump materials in a liquid on a substrate by a droplet discharging means, And a sintering step of sintering the droplets.
[0010]
In the above configuration, in the discharging step, the bumps are formed by sequentially discharging droplets of the conductive paste on the substrate and stacking a plurality of droplets according to a predetermined shape.
In the above configuration, in the discharging step, droplets of the conductive paste are discharged onto the substrate, and further, sintering is performed in the sintering step to form bumps. The sintering in the sintering step may be performed after the bumps are stacked according to the overall shape, or may be performed each time a single discharge is performed. Further, the sintering of the droplets may be performed immediately after the discharge and before hitting the substrate, or may be performed on the substrate. Sintering may be performed intermittently or continuously.
The “substrate” includes a substrate of a semiconductor element such as a diode and an IC, and a printed circuit board. In addition, “on the substrate” may be on the substrate, and includes on a base electrode provided on the substrate. Except where specifically described, the same applies to the entire description of the present specification (including inventions described in other claims).
[0011]
A second aspect of the present invention has the same configuration as the first aspect of the present invention, and adopts a configuration in which a sintering step is performed for each of one or more discharge steps.
In the above configuration, the same operation as that of the first aspect of the invention is performed, and sintering is performed every time the conductive paste droplet is discharged or every time a plurality of discharges are made.
[0012]
The invention according to claim 3 has the same configuration as the invention according to claim 1 or 2, and the fine particles are gold, silver, copper, platinum, palladium, tungsten, nickel, tantalum, bismuth, lead, indium, tin. , Zinc, titanium, or aluminum, or an oxide thereof, or an alloy of any two or more of these metals.
With the above configuration, a bump containing any one of the above-described materials is formed.
[0013]
The invention according to claim 4 has the same configuration as the invention according to claim 1, 2 or 3, and in the sintering step, the conductive paste liquid is irradiated by irradiation of at least one of infrared rays, laser light, and electron beam. It employs a configuration that heats the drops.
With the above configuration, in the sintering step, the droplets of the conductive paste are sintered by receiving at least one of infrared, laser, and electron beams on the discharge path or on the substrate.
[0014]
A fifth aspect of the present invention has a configuration similar to that of the first, second, third, or fourth aspect of the invention, and has a configuration in which the particle diameter of the fine particles is 100 nm or less.
In the above configuration, the same operation as that of the first, second, third, or fourth aspect of the invention is performed, and the discharge is performed in units of ultrafine particles of 100 nm or less.
The “particle size of fine particles” refers to the number average value of the diameter of a circumscribed circle obtained by measuring 100 arbitrary fine particle samples by electron microscopy. Except where specifically described, the same applies to the entire description of the present specification (including inventions described in other claims).
[0015]
The invention according to claim 6 has the same configuration as the invention according to claim 1, 2, 3, 4, or 5, and has a configuration in which the discharging step is performed a plurality of times and the droplets are stacked to form a bump. I am taking it.
In the above configuration, in the discharging step, the conductive paste droplets are discharged onto the substrate a plurality of times, and the plurality of droplets are stacked according to a predetermined shape to form a bump.
[0016]
The invention described in claim 7 has the same configuration as the invention described in any one of claims 1 to 6, and adopts a configuration in which the sintering step is performed in parallel with the discharge step.
“Performing the sintering step in parallel with the discharging step” means that the discharging step and the sintering step overlap with each other in terms of time. That is, sintering to droplets may be started from the ejection of the droplets to the landing on the substrate, or the ejection may be performed to the substrate in a state where the processing required for sintering has already been started. good. Except where specifically described, the same applies to the entire description of the present specification (including inventions described in other claims).
[0017]
The invention described in claim 8 has the same configuration as the invention described in any one of claims 1 to 6, and adopts a configuration in which the sintering step is performed immediately after the discharge step.
In the above configuration, sintering starts immediately after the ejection of the droplet.
[0018]
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a resist film forming step of forming a resist film on a substrate, wherein the resist film has an opening similar to that of any one of the first to eighth aspects. And forming an opening. The discharging step discharges droplets to the opening.
[0019]
In the above configuration, the same operation as the invention according to any one of claims 1 to 8 is performed, a photoresist film is previously formed on the substrate, and an opening is formed at the bump formation position. Is done. Then, droplets are ejected toward the opening, and a bump is formed in accordance with the opening. After the sintering of the droplets, the photoresist film is removed.
[0020]
According to a tenth aspect of the present invention, a substrate holding means for holding a substrate, and a droplet of a conductive paste formed by dispersing conductive fine particles serving as a bump material in a liquid are directed toward the substrate on the substrate holding means. A structure comprising: a droplet discharging means for discharging; a positioning means for positioning a discharging position of the droplet discharging means with respect to the substrate on the substrate holding means; and a sintering means for sintering the discharged droplets of the conductive paste. Has been adopted.
[0021]
In the above configuration, droplets of the conductive paste are ejected from the droplet ejection unit whose ejection position is positioned by the positioning unit at a predetermined position on the substrate held by the substrate holding unit. Such discharge is performed by sequentially changing the discharge position by the positioning means, and is stacked so as to form a pump having a predetermined shape.
The sintering by the sintering means may be performed after the bumps are stacked according to the overall shape, or may be performed once or every time a predetermined number of ejections are performed. Further, the sintering of the droplets may be performed immediately after the discharge and before hitting the substrate, or may be performed on the substrate. The sintering may be performed intermittently or continuously while the droplets are being discharged.
[0022]
An eleventh aspect of the present invention has the same configuration as that of the tenth aspect of the present invention, and controls the sintering means so as to sinter the droplets each time the droplet is ejected one or more times. And a control means for performing the control.
In the above configuration, the same operation as that of the tenth aspect of the invention is performed, and sintering is performed every time the conductive paste droplet is discharged or every time a plurality of discharges are made.
[0023]
A twelfth aspect of the present invention has the same configuration as that of the tenth or eleventh aspect, and the fine particles are made of gold, silver, copper, platinum, palladium, tungsten, nickel, tantalum, bismuth, lead, indium, and tin. , Zinc, titanium, or aluminum, or an oxide thereof, or an alloy of any two or more of these metals.
With the above configuration, a bump containing any one of the above-described materials is formed.
[0024]
A thirteenth aspect of the present invention has the same configuration as the tenth, eleventh, or twelfth aspect, and the sintering means irradiates at least one of infrared rays, laser light, and an electron beam. Has been adopted.
With the above configuration, the sintering unit sinters the droplets of the conductive paste by receiving any one of infrared rays, laser light, and electron beams on the discharge path or on the substrate.
[0025]
A fourteenth aspect of the present invention has a configuration similar to that of the tenth, eleventh, twelfth or thirteenth aspect, and has a configuration in which the particle diameter of the fine particles is 100 nm or less.
With the above configuration, the same operation as that of the invention according to
[0026]
The invention according to claim 15 has the same configuration as the invention according to
In the above configuration, the bump is formed by discharging the conductive paste droplets onto the substrate a plurality of times by the discharging means and stacking the plurality of droplets according to a predetermined shape.
[0027]
The invention according to claim 16 has the same configuration as the invention according to any one of
The expression “performed in parallel with the discharge” means that the discharge by the droplet discharge means and the sintering by the sintering means overlap with each other in terms of time. That is, sintering to droplets may be started from the ejection of the droplets to the landing on the substrate, or the ejection may be performed to the substrate in a state where the processing required for sintering has already been started. good. Except where specifically described, the same applies to the entire description of the present specification (including inventions described in other claims).
[0028]
The invention according to claim 17 has the same configuration as the invention according to any one of
In the above configuration, sintering starts immediately after the ejection of the droplet.
[0029]
The invention according to claim 18 has the same configuration as the invention according to any one of
[0030]
In the above configuration, the same operation as the invention according to any one of
[0031]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a configuration diagram showing a schematic overall configuration of a
[0032]
(Overall configuration of bump forming apparatus)
The
[0033]
(Substrate holding means and XY stage)
The substrate holding means 20 includes a substrate stage 21 having a horizontal mounting surface for the substrate K thereon and a holding means 22 capable of switching between holding and releasing the substrate K on the substrate stage 21.
The substrate holding means 20 is provided above the
[0034]
(Ejection head)
As shown in FIG. 2, the
[0035]
The flow
[0036]
Further, the above-described
The
[0037]
The piezoelectric
[0038]
(Laser emitting means)
The laser emitting means 50 is composed of a laser light source and its optical system, is supported by a device frame (not shown) above the substrate holding means 20, and irradiates the upper surface of the substrate K on which the substrate holding means 20 is held with laser light. . Then, the droplets of the conductive paste discharged to the substrate K by the irradiation of the laser beam are heated and sintered. Note that the laser beam irradiation may be continuously performed during the bump forming operation, or may be performed intermittently only when the conductive paste is discharged.
[0039]
(Conductive paste)
As the conductive paste, a conductive paste obtained by dispersing fine particles in a liquid containing a thermosetting resin and an organic solvent is used. The fine particles may be a metal made of any one of gold, silver, copper, platinum, palladium, tungsten, nickel, tantalum, bismuth, lead, indium, tin, zinc, titanium or aluminum, or an oxide thereof, or each metal Those containing an alloy composed of any two or more of these are used. In particular, when "Nanopaste (NP series)" (trademark: Harima Chemicals, Inc.) is used as a conductive paste, it is suitable for forming finer bumps.
Further, the fine particles contained in the conductive paste are desirably 100 [nm] or less, whereby fine bumps can be formed.
[0040]
(Description of operation of the embodiment)
The operation of the
The operation of each unit described below is controlled by the control unit. Although not shown in detail, such control means is used as a CPU for performing various arithmetic processes, a ROM in which various programs for various processes for performing operation control described later are stored and stored, and a work memory in various processes. And a RAM to be used. The substrate holding means 20, the
[0041]
In the forming operation of the bump B, first, when the substrate K is mounted on the substrate holding means 20, the plurality of
[0042]
Then, in a state where the substrate K is irradiated with the laser beam by the laser emitting means 50 (sintering step), droplets of the conductive paste are ejected from each nozzle portion 37 (ejection step). The discharged droplet hits a base electrode of the substrate K and is simultaneously irradiated with a laser beam and sintered by heating. At this time, the organic solvent that maintains the liquid state contained in the droplets of the conductive paste evaporates, the thermosetting resin is cured, and the metal particles are sintered and fixed to the hit position.
[0043]
The droplets of the conductive paste are sufficiently smaller in diameter than the bumps B, and the bumps are formed by being repeatedly ejected and stacked up. That is, as shown in FIG. 3, when one layer is formed at the height of one droplet, a new layer is formed on top of that layer, and this is repeated to form a predetermined shape. A bump B is formed.
[0044]
(Effects of the embodiment)
As described above, since the
Further, in the
In this case, sintering can be performed for each droplet, for each of a plurality of droplets, for each layer, or for each of a plurality of layers according to the characteristics of the conductive paste.
[0045]
(Other)
The sintering unit is not limited to the laser beam emitting unit described above, and may be configured to perform heating by irradiating an electron beam or infrared rays. By sintering using laser light emitting means and means for irradiating electron beam or infrared rays, it is possible to locally heat, so that even if bumps are formed on a substrate with heat-sensitive parts, parts can be damaged. It can be suppressed, or deformation of the substrate due to heat can be suppressed. Further, a configuration may be adopted in which a heat stage for heating the substrate from the back side is provided. Further, various light irradiation means and a heat stage may be used in combination.
[0046]
Further, the droplet discharging means is not limited to the piezo type discharging head, but may have another configuration capable of discharging the conductive paste as droplets. For example, various liquid ink discharge head technologies used in an image forming apparatus, for example, a thermal discharge head that discharges by generating a bubble of liquid by rapidly heating in a flow path, or a droplet by electrostatic suction force A discharge head of an electrostatic suction type that discharges ink may be applied.
[0047]
Further, the irradiation position of the laser beam from the laser emitting means 50 is not limited to the case of irradiating the upper surface of the substrate K. good. For example, as shown in FIG. 5, the direction may be set so as to irradiate an area in the middle of the passage of the discharged droplet.
The sintering may be performed after the droplet lands on the substrate K side, or may be performed by discharging while the substrate K is heated in advance and sintering.
[0048]
Further, the positioning means is not limited to the XY stage for moving the substrate K, but a means for moving and positioning the ejection head 20 may be used. Further, it may be constituted by a means for moving and positioning the substrate only in a direction along a certain straight line, and a means for moving and positioning the ejection head along another linear direction intersecting the same.
[0049]
In the above embodiment, the substrate K is positioned in the horizontal plane (the X-axis direction and the Y-axis direction). However, the positioning may be adjusted in the vertical direction. The
[0050]
Further, in the above embodiment, a resist film is formed in advance on the substrate K (resist film forming step), and an opening is provided at a bump formation target position (opening forming step). The control unit may control the
[0051]
【The invention's effect】
According to the present invention, since bumps are formed by discharging and sintering conductive paste droplets by droplet discharging means, bumps can be formed easily and quickly, and the productivity can be improved. It becomes possible. Further, since a patterned mask is not required, cost can be reduced even in small-quantity production. Further, by adjusting the relative positional relationship between the droplet discharging means and the substrate, it is possible to easily form bumps of various shapes. Furthermore, if bumps are formed by stacking droplets, bumps of various shapes can be formed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a schematic overall configuration of a bump forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the ejection head disclosed in FIG.
FIG. 3 is an operation explanatory view showing a process in the middle of bump formation.
FIGS. 4A to 4C are explanatory views showing examples of bumps having various shapes.
FIG. 5 is an explanatory view showing another example of the irradiation position of the laser emitting means.
[Explanation of symbols]
40 XY stage (positioning means)
50 Laser emitting means (sintering means)
B bump K board
Claims (18)
前記吐出された導電ペーストの液滴を焼結する焼結工程とを備えることを特徴とするバンプ形成方法。A discharging step of discharging droplets of a conductive paste, which is obtained by dispersing conductive fine particles serving as bump materials in a liquid, on a substrate by a droplet discharging means;
A sintering step of sintering the discharged droplets of the conductive paste.
前記レジスト膜に,開口部を形成する開口形成工程と、を有し、
前記吐出工程では、前記液滴を前記開口部に吐出することを特徴とする請求項1から8のいずれか一項記載のバンプ形成方法。A resist film forming step of forming a resist film on the substrate,
An opening forming step of forming an opening in the resist film;
9. The bump forming method according to claim 1, wherein, in the discharging step, the droplet is discharged to the opening. 10.
この基板保持手段上の基板に向けて、バンプ材料となる導電性の微粒子を液体中に分散させてなる導電ペーストの液滴を吐出する液滴吐出手段と、
前記基板保持手段上の基板に対する前記液滴吐出手段の位置を位置決めする位置決め手段と、
前記吐出された導電ペーストの液滴を焼結させる焼結手段とを備えることを特徴とするバンプ形成装置。Substrate holding means for holding a substrate,
Droplet discharging means for discharging droplets of a conductive paste formed by dispersing conductive fine particles serving as bump materials in a liquid toward the substrate on the substrate holding means,
Positioning means for positioning the position of the droplet discharge means with respect to the substrate on the substrate holding means,
Sintering means for sintering the discharged droplets of the conductive paste.
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