JP2005096401A - スクリーン印刷版、およびこれを用いた電子部品装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 スクリーン印刷版を用いて半田ペーストの狭隣接印刷を行う場合において、半田ペーストに含まれるフラックス成分の滲み出しに起因したブリッジ現象の発生を可及的に低減することができるスクリーン印刷版を提供する。
【解決手段】 被印刷体となる基板２に対して半田ペーストを塗布するための複数のペースト通過孔１ａが形成されているスクリーン印刷版１であって、基板２との接触面１ｃにおける表面粗さは、その最大高さをＲｙ、半田ペーストの平均半田粒子径をＤ₅₀とすると、
０．９０μｍ≦Ｒｙ≦Ｄ₅₀／２
となるように設定されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、スクリーン印刷版、およびこれを用いた電子部品装置の製造方法に係り、特には、半田ペーストのフラックス成分の滲み出しに起因した半田同士の接合現象（ブリッジ現象）の発生を可及的に低減するための技術に関する。

例えば、フリップチップ型のベアチップ実装部品（ＳＭＤ）は、従来、半導体ウェハ等の基板に形成された電極パッドの上にスクリーン印刷版を用いて半田ペーストを印刷した後、半田リフロー処理により半田バンプを形成する方法を採用したものがある。この場合、近年は、電子部品の小型化に伴う実装面積の縮小化や、半田ペーストを用いた半田バンプ形成の印刷技術の拡大等により、半田ペーストの狭隣接印刷の要求が高まっている。

一方、従来技術では、半田ペーストをスクリーン印刷する場合において、半田ペーストの滲み出しや、被印刷体との接触面の摩耗を抑制するために、スクリーン印刷版の被印刷体と接触する側の表面粗さを規定した提案もなされている（例えば、特許文献１等参照）。
特開２００１−２７７７４５号公報

ところで、上記のように、近年の電子部品の小型化に伴う実装面積の縮小化等の要求に応えるために、半田ペーストの狭隣接印刷を行う場合には、その際の半田ペーストに含まれるフラックス成分の滲み出しに起因して半田同士が接合する、いわゆるブリッジ現象が発生するという問題が起る。

このことを、スクリーン印刷により半導体ウェハ等の基板上に半田バンプを形成する場合を例にとって図１５を参照して説明する。

スクリーン印刷時の被印刷体となる半導体ウェハ等の基板２の表面には、図示しない配線パターンおよびこの配線パターンを保護するための保護膜６が形成されるとともに、所定位置には配線パターンと電気的に接続された電極パッド７が形成されている。この電極パッド７は、Ａｕ，Ａｌ，Ｃｕなどで形成された接続電極７ａの上に、半田ペースト３との濡れ性および半田付け性を高めるためのＴｉ／Ｎｉ／Ａｕなどを順次積層してなるアンダーバンプメタル（ＵＢＭ）７ｂが形成されて構成されている。

そして、スクリーン印刷版１に設けられたペースト通過孔１ａと、基板２の電極パッド７とが合致するように、スクリーン印刷版１を基板２上に位置決め配置した上で、スクリーン印刷版１の上に半田ペースト３を供給し、スクリーン印刷版１上のスキージ８を水平移動させることによりスクリーン印刷を行う（図１５（ａ−１），（ｂ−１）参照）。半田ペースト３の印刷後は、スクリーン印刷版１を基板２から離版し（同図（ａ−２），（ｂ−２）参照）、その後、半田リフロー処理により半田ペースト２を加熱溶融して半田バンプ９を形成する（同図（ａ−３），（ｂ−３）参照）。

ここで、上記のようにスクリーン印刷を行った際には、半田ペースト３に含まれるフラックス成分４がスクリーン印刷版１のペースト通過孔１ａの周りの基板２との間の僅かな隙間から毛細管現象により滲み出す。そして、スクリーン印刷版１のペースト通過孔１ａ相互間に位置する部分１ｂの幅ｗが比較的狭い場合（例えばｗ＝５０μｍの場合）には、スクリーン印刷版１を基板２から離版した際に、このフラックス成分４が半田ペースト３間での毛細管現象により多量に流出することになる。このとき、半田ペースト３に含まれる半田粒子がフラックス成分の流出と一緒に半田ペースト３間に流動するため印刷だれが生じる。なお、以下、スクリーン印刷版１において、ペースト通過孔１ａ相互間に位置する部分をリブ１ｂと、またリブ１ｂの幅ｗのことをリブ幅と称する。

特に、前述の特許文献１に記載されているように、スクリーン印刷版１の基板２との接触面１ｃにおける表面粗さが小さい場合には、フラックス成分４の滲み出し範囲は狭くなるが、印刷された半田ペースト３に含まれるフラックス成分４の割合は変わらないので、フラックス成分４の滲み出し範囲が狭い場合ほど、逆に半田ペースト３間に流出するフラックス成分４の量が多くなる。

このように、半田ペースト３間にフラックス成分４が多量に流出した状態で、次に、半田バンプ９形成のために半田リフロー処理により半田ペースト３を加熱したときには、流出したフラックス成分４の粘度の低下によって半田ペースト３に含まれる半田粒子がフラックス成分４中にさらに流出する。その結果、図９（ａ−３），（ｂ−３）に示すように、半田バンプ９同士が接合するブリッジ現象が生じる。そして、このようなブリッジ現象が生じると、半田バンプ同士が電気的に短絡して誤動作を起こしたり、動作不能になるなど、製品品質を著しく損なうことになる。

なお、半田リフロー処理により半田ペースト３を加熱溶融したときには半田粒子が流出する、いわゆる加熱だれが生じることがあるが、それ以前の段階、すなわち、上記のごとくクリーン印刷板１を基板２から離版した際に、半田ペースト３間に残留するフラックス成分４中に半田粒子が流出する印刷だれが既に生じているときには、加熱時に半田ペースト３の粘度が低下することもあって一層ブリッジ現象が生じ易くなる。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、スクリーン印刷版を用いて半田ペーストの狭隣接印刷を行う場合において、半田ペーストに含まれるフラックス成分の滲み出しに起因したブリッジ現象の発生を可及的に低減することができるスクリーン印刷版、およびこれを用いた電子部品装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１記載の発明に係るスクリーン印刷版は、被印刷体となる基板に対して半田ペーストを塗布するための複数のペースト通過孔が形成されているものであって、前記基板との接触面における表面粗さは、その最大高さをＲｙ、前記半田ペーストの平均半田粒子径をＤ₅₀とすると、
０．９０μｍ≦Ｒｙ≦Ｄ₅₀／２
に設定されていることを特徴としている。

請求項２記載の発明に係るスクリーン印刷版は、請求項１記載の発明の構成において、前記ペースト通過孔は、相互の間隔が３０μｍ以上に設定されていることを特徴としている。

請求項３記載の発明に係るスクリーン印刷版は、請求項１または請求項２記載の発明の構成において、前記基板との接触面の内、ペースト通過孔の相互間に位置する部分の表面粗さの最大高さは、その他の部分の表面粗さの最大高さよりも低く設定されていることを特徴としている。

請求項４記載の発明に係るスクリーン印刷版は、請求項１または請求項２記載の発明の構成において、前記基板との接触面の内、ペースト通過孔の相互間に位置する部分は撥水処理されていることを特徴としている。

請求項５記載の発明に係る電子部品装置の製造方法は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のスクリーン印刷版を用いて、被印刷体となる基板に対して半田ペーストを印刷する工程と、この印刷工程の後に半田リフロー処理を行う半田リフロー処理工程とを含むすることを特徴としている。

請求項６記載の発明に係る電子部品装置の製造方法は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のスクリーン印刷版を用いて、電子部品装置の電極パッドの上に当該電極パッドよりも広く半田ペーストを印刷する印刷工程と、この印刷工程の後に半田リフロー処理を行うことにより半田バンプを形成する半田リフロー処理工程とを含むことを特徴としている。

請求項７記載の発明に係る電子部品装置の製造方法は、請求項５または請求項６記載の電子部品装置の製造方法において、前記印刷工程と半田リフロー処理工程との間に、半田ペーストを減圧して乾燥させる減圧乾燥工程を含むことを特徴としている。

請求項８記載の発明に係る電子部品装置の製造方法は、請求項７記載の電子部品装置の製造方法において、減圧乾燥工程から半田リフロー処理までの期間中、印刷された半田ペーストを低酸素雰囲気中に保持することを特徴としている。

請求項１記載の発明に係るスクリーン印刷版によれば、スクリーン印刷版の基板と接触する側の表面粗さの最大高さＲｙが前述した範囲になるように設定されているため、基板とリブとの隙間以外へのフラックス成分の滲み出し範囲が広くなる。これにより、離版後は、半田ペースト間に残留するフラックス成分の量は極めて少なくなる。このため、半田ペースト間に残留するフラックス成分中に半田粒子が流出する印刷だれが有効に抑制される。したがって、半田リフロー処理等により半田ペーストを加熱溶融しフラックス成分の粘度が低下しても、半田ペースト間に残留するフラックス成分の量が少ないので、半田ペースト間のフラックスの流出にともない半田粒子が流出することが殆どなくなり、その結果、ブリッジ現象の発生が抑えられる。

請求項２記載の発明に係るスクリーン印刷版によれば、リブ幅が３０μｍ以上でブリッジ現象の発生を有効に抑えることが可能になるので、現状の半田ペーストの狭隣接印刷の要求に十分に応えることができる。

請求項３記載の発明に係るスクリーン印刷版によれば、スクリーン印刷時にリブと基板との隙間の部分以外の領域にフラックス成分が優先的に流出するため、印刷後の半田ペースト間に残留するフラックス成分が少なくなり、ブリッジ現象の発生を有効に防止することができる。

請求項４記載の発明に係るスクリーン印刷版によれば、撥水処理された部分以外の領域にフラックス成分が優先的に流出するため、請求項３の場合と同様、印刷後の半田ペースト間に残留するフラックス成分が少なくなり、ブリッジ現象の発生を有効に防止することができる。

請求項５記載の発明に係る電子部品装置の製造方法によれば、被印刷体となる基板に対して半田ペーストを印刷する場合に、請求項１ないし請求項４記載の構成を備えたスクリーン印刷版を用いるので、半田ペーストの印刷後の半田リフロー処理時にブリッジ現象が発生するのを確実に防止することができる。このため、半田ペーストの狭隣接印刷が可能になり、電子部品装置の更なる小型化を図ることができる。

請求項６記載の発明に係る電子部品装置の製造方法によれば、電子部品装置の電極パッドの上に半田ペーストを印刷する場合に、請求項１ないし請求項４記載の構成を備えたスクリーン印刷版を用いるので、半田ペーストの印刷後に半田リフロー処理により半田バンプを形成する際にブリッジ現象の発生を確実に防止できる。このため、製品歩留まりが向上するとともに、製品の信頼性を高めることができる。また、実装面積の縮小化が可能になり、電子部品装置の更なる小型化を図ることができる。

請求項７記載の発明に係る電子部品装置の製造方法によれば、印刷後の半田ペーストを半田リフロー処理する前に予め半田ペーストを減圧して乾燥させる減圧乾燥工程を含むので、この減圧乾燥工程によって印刷された半田ペーストに含まれるフラックス成分が揮発して少なくなる。このため、半田リフロー処理する際、半田ペースト間に残留するフラックス成分中に半田粒子が流出してブリッジ現象を生じるのをさらに一層有効に抑えることができ、その結果、半田ペーストの狭隣接印刷が可能になり、電子部品装置の更なる小型化を図ることができる。

請求項８記載の発明に係る電子部品装置の製造方法によれば、減圧乾燥工程から半田リフロー処理までの期間中、印刷された半田ペーストを低酸素雰囲気中に保持するので、半田粒子表面が酸化するのを確実に防止することができ、半田内のボイドの発生を有効に抑制することができ、半田接合時の信頼性向上を図ることができる。

図１は本発明の実施例１におけるスクリーン印刷版の一部を切り出して示す斜視図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

この実施例１のスクリーン印刷版１は、Ｎｉ等の金属でできた厚さが例えば約５０μｍの平板状のメタルマスクであり、被印刷体となる基板に対して半田ペーストを塗布するための複数のペースト通過孔１ａが形成されている。この場合の各ペースト通過孔１ａは、本例では長方形のものが採用されているが、このような長方形のものに限らず、正方形、円形、楕円形や、その他の形状のものであってもよい。また、このスクリーン印刷版１は、ペースト通過孔１ａ相互間に位置するリブ１ｂのリブ幅ｗが最小でも３０μｍ以上になるように設定されている。

さらに、このスクリーン印刷版１が基板と接触する接触面１ｃの表面粗さは、その最大高さをＲｙ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１準拠）、半田ペーストの平均半田粒子径をＤ₅₀とすると、
０．９０μｍ≦Ｒｙ≦Ｄ₅₀／２ （１）
の条件を満たすように形成されている。この場合の表面粗さの調整の仕方については、特別の制約はなく、研摩、サンドブラスト、エッチング等の処理を適宜採用することができる。

このように、スクリーン印刷版１の基板との接触面１ｃにおける表面粗さＲｙを上記（１）の範囲になるように設定する理由について次に説明する。

図３には、最小のリブ幅ｗが３０μｍのスクリーン印刷版を用いて半田ペーストをスクリーン印刷した場合において、基板とリブとの隙間以外の部分にフラックス成分が滲み出した場合の滲み出し距離と、印刷後に半田リフロー処理した際のブリッジ現象の発生率との関係を調べた結果を示している。

この結果から、ブリッジ現象の発生率をゼロにするのに必要なフラックス成分の滲み出し距離は、４０μｍ以上であることが分かる。

図４は、スクリーン印刷版１の基板との接触面１ｃにおける表面粗さの最大高さＲｙと、リブ１ｂと基板との隙間以外の部分にフラックス成分が滲み出した場合の滲み出し距離との関係を調べた結果を示している。

図４より、最大高さＲｙとフラックス成分の滲み出し距離とは、直線回帰式で整理することができる。そこで、この結果に上記のブリッジ現象の発生率をゼロにするのに必要なフラックス成分の滲み出し距離４０μｍを代入すると、滲み出し距離４０μｍが達成できる表面粗さの最大高さＲｙは、Ｒｙ＝０．９０μｍとなる。つまり、スクリーン印刷版１の基板との接触面における表面粗さは、その最大高さＲｙが０．９０μｍ以上あれば、半田ペースト間のフラックス成分の残留量が少なくなってブリッジ現象の発生を抑制することができる。

一方、スクリーン印刷版１の基板との接触面１ｃにおける表面粗さが大き過ぎると、印刷時に半田粒子がフラックス成分とともに半田ペースト間に容易に流出して印刷だれを生じたり、ブリッジ現象が生じてしまう。したがって、表面粗さの最大高さＲｙについて上限を設定する必要がある。

ここで、半田ペーストに含まれる半田粒子の粒径分布は、通常、図５に示すように、左右が線対称の正規分布となる。この分布曲線における累積頻度５０％に対応する半田粒径を平均半田粒径Ｄ₅₀と定義したとき、上記のＲｙをＤ₅₀／２以下の値になるように設定しておけば、印刷時において半田粒子は殆ど半田ペースト間に流出しないため、印刷だれやブリッジ現象の発生を抑制することができる。

次に、上記構成を有するスクリーン印刷版を用いて、電子部品装置を製造するのに際して、その基板上に半田バンプを形成する方法について、図６を参照して説明する。なお、以下で言う電子部品装置の基板とは、電子部品や半導体装置を構成する基板や、電子部品用や半導体装置用の半導体ウェハなどの基板単体、あるいは配線基板等を含む広い概念である。

基板２の表面には、予め図示しない配線パターンおよびこの配線パターンを保護するためにＳｉＮ、ＳｉＯ₂、ポリイミド等でできた保護膜６が形成されるとともに、所定位置には配線パターンと電気的に接続された電極パッド７が形成されている。この電極パッド７は、Ａｕ，Ａｌ，Ｃｕなどで形成された接続電極７ａの上に半田ペースト３との濡れ性および半田付け性を高めるためのＴｉ／Ｎｉ／Ａｕなどを順次積層してなるアンダーバンプメタル（ＵＢＭ）７ｂが形成されて構成されている（図６（ａ−１），（ｂ−１）参照）。

そして、本発明に係るスクリーン印刷版１に設けられたペースト通過孔１ａと、基板２の電極パッド７とが合致するように、スクリーン印刷版１を基板２上に位置決め配置する。この状態で、スクリーン印刷版１の上に半田ペースト３を供給し、スクリーン印刷版１上のスキージ８を水平移動させることによりスクリーン印刷を行う（同図（ａ−２），（ｂ−２））。半田ペースト３の印刷後は、スクリーン印刷版１を基板２から離版し（同図（ａ−３），（ｂ−３）参照）、その後、半田リフロー処理により半田ペースト３を加熱溶融して半田バンプ９を形成する（同図（ａ−４），（ｂ−４）参照）。

スクリーン印刷を行った際には、半田ペースト３に含まれるフラックス成分４がペースト通過孔１ａの周りの基板２との間の僅かな隙間に滲み出す。しかし、スクリーン印刷版１の基板２との接触面１ｃにおける表面粗さの最大高さＲｙが上記（１）の条件のように設定されていると、リブ１ｂ以外へのフラックス成分の滲み出し範囲が広くなるので、スクリーン印刷版１を基板２から離版した際、半田ペースト３間に残留するフラックス成分４の量は極めて少なくなる。このため、半田ペースト３間に残留するフラックス成分４中に半田粒子が流出する印刷だれが有効に抑制される。

したがって、その後、半田リフロー処理により半田ペースト３を加熱溶融しても、半田ペースト３間に残留するフラックス成分４の量が少ないので、半田粒子がフラックス４中に流出することが殆どなくなる。その結果、電極パッド７上には個々に半田バンプ９が形成されてブリッジ現象は発生しない。しかも、リブ幅ｗが３０μｍ以上でブリッジ現象の発生を有効に抑えることが可能になるので、現状の半田ペースト３の狭隣接印刷の要求に十分に応えることができる。

図１に示した構成を有するスクリーン印刷版１を用いてスクリーン印刷する場合の具体な事例を挙げると、まず、スクリーン印刷版１としては、ペースト通過孔１ａの短辺が１００μｍ、長辺が１８０μｍの長方形のもので、リブ幅ｗが最小で５０μｍ、基板２との接触面１ｃにおける表面粗さの最大高さＲｙがＲｙ＝４．５μｍのものを使用した。半田ペースト３としては、半田組成がＳｎ−３．５Ａｇで平均半田粒子径が１１μｍのものを使用した。また、このときは基板２上に形成されている電極パッド７は、接続電極７ａの大きさがφ５０μｍ、その上のアンダーバンプメタル（ＵＢＭ）７ｂの大きさがφ７０μｍである。

ペースト通過孔１ａと電極パッド７とが合致するように、スクリーン印刷版１を基板２上に位置決め配置した後、スクリーン印刷を行った。その際、基板２上には約２００μｍ程度のフラックス成分４の滲み出しが生じた。その後、半田リフロー処理として、１６０℃×９０秒の予熱処理を行い、続いて酸素濃度が２００ｐｐｍ以下の雰囲気で２６０℃×３０秒の本加熱処理を行った後に冷却して、残留フラックスの洗浄を行った。これにより、ブリッジ現象を生じることなく高さが約７５μｍの半田バンプ９を形成することができた。続いて、基板２を図示しないダイシング溝に沿ってダイシングソーでカットするなどして個々の電子部品の分割することができる。

図７は、実施例２におけるスクリーン印刷版を電子部品装置の基板上に位置決め配置した状態を示す断面図である。

この実施例２におけるスクリーン印刷版１の特徴は、基板２との接触面１ｃにおける表面粗さの内、ペースト通過孔１ａの相互間に位置するリブ１ｂ部分の表面粗さの最大高さが、その他の部分の表面粗さの最大高さよりも低く設定されていることである。すなわち、リブ１ｂ部分の表面粗さの最大高さをＲｙ₁、その他の部分の表面粗さの最大高さをＲｙとすると、Ｒｙ₁＜Ｒｙとなるように設定されている。

この実施例２におけるスクリーン印刷版１によれば、スクリーン印刷時にリブ１ｂと基板２との隙間の部分以外の領域にフラックス成分が優先的に流出するため、印刷後の半田ペースト間に残留するフラックス成分が少なくなり、ブリッジ現象の発生を有効に防止することができる。

図８は、実施例３におけるスクリーン印刷版を電子部品装置の基板上に位置決め配置した状態を示す断面図である。

この実施例３におけるスクリーン印刷版１の特徴は、基板２との接触面１ｃの内、ペースト通過孔１ａの相互間に位置するリブ１ｂ部分の表面が撥水処理されていることである。撥水処理としては、例えば、フッ素加工処理などが行われる。

この実施例３におけるスクリーン印刷版１によれば、スクリーン印刷時に撥水処理されたリブ１ｂの表面以外の領域にフラックス成分が優先的に流出するため、実施例２の場合と同様に、印刷後の半田ペースト間に残留するフラックス成分が少なくなり、ブリッジ現象の発生を有効に防止することができる。

上記の実施例１〜３では、図１，図２に示した構成を有するスクリーン印刷版１を用いて半田ペースト３を印刷した後は、そのまま半田リフロー処理を行って半田バンプ９を形成している。

これに対して、この実施例４では、半田ペーストを印刷する工程と半田リフロー処理を行う工程との間に、半田ペーストを減圧して乾燥させる減圧乾燥工程を含むようにしている。例えば、実施例１の場合では、スクリーン印刷後にこれを基板２から離版した後（図６（ａ−３），（ｂ−３））、半田リフロー処理により半田バンプ９を形成しているが（図６（ａ−４），（ｂ−４））、この半田リフロー処理を行う前に、図９に示すように半田ペースト３を減圧して乾燥させるようにする。

すなわち、図９（ａ）に示すように、半田ペースト３が印刷された基板２（例えば、図６（ａ−３），（ｂ−３）の状態のもの）をチャンバ１２内に配置し、開閉弁１３を介して真空ポンプ１４でチャンバ１２内を減圧し、この状態で半田ペースト３を所定時間にわたって乾燥させて半田ペースト３に含まれるフラックス成分を揮発させる。例えば、チャンバ１２内の温度２５±５℃で約１０Ｐａの減圧下で所定時間乾燥させる。半田ペースト３を減圧乾燥させた後、次に、図９（ｂ）に示すように、上下の各ヒータ１５，１６を通電加熱することで半田リフロー処理を行い半田バンプ９を形成する。半田リフロー処理として、例えば１６０℃×９０秒の予熱処理を行い、次いで２６０℃×３０秒の本加熱処理を行った後、冷却する。

図１０はスクリーン印刷版１のリブ幅ｗとブリッジ現象の発生を有効に防止するために必要な減圧乾燥時間との関係を示す特性図、図１１は減圧乾燥時間とフラックス成分揮発量との関係を示す特性図である。

図１０，図１１から分かるように、フラックス成分の滲み出しに起因したブリッジ現象の発生は、印刷された半田ペースト３の隣接間距離（すなわち、スクリーン印刷版１のリブ幅ｗ）で発生率が異なるため、隣接間距離が狭いほど、減圧乾燥時間を長く設定してフラックス成分の揮発量を多くする必要がある。例えばリブ幅ｗが５０μｍでは、約３ｍｉｎの減圧乾燥処理が必要であり、そのときブリッジ現象を抑制するために必要な最低のフラックス成分の揮発量は１０ｗｔ％以上／フラックス成分量である。なお、図１０より、リブ幅ｗが１３０μｍ以上あれば特に減圧乾燥しなくてもブリッジ現象は生じない。

このように、この実施例４では、印刷後の半田ペースト３を半田リフロー処理する前に予め半田ペースト３を減圧乾燥させる減圧乾燥工程を含むので、この減圧乾燥工程によって印刷された半田ペースト３に含まれるフラックス成分が揮発して少なくなる。このため、半田リフロー処理する際、半田ペースト３間に残留するフラックス成分中に半田粒子が流出してブリッジ現象を生じるのを有効に抑えることができる。その結果、半田ペースト３の狭隣接印刷が可能になり、電子部品装置の更なる小型化を図ることができる。

上記の実施例４では、半田ペースト３を印刷する工程と半田リフロー処理を行う工程との間に、半田ペースト３を減圧して乾燥させる減圧乾燥工程を含むようにしたが、この実施例５では、半田ペースト３の印刷後の減圧乾燥工程から半田リフロー処理が終了するまでの期間中、印刷された半田ペースト３を低酸素雰囲気中に保持するようにしている。

すなわち、図１２（ａ）に示すように、まず、半田ペースト３が印刷された基板２（例えば、図６（ａ−３），（ｂ−３）の状態のもの）をチャンバ１２内に設置し、開閉弁１３を介して真空ポンプ１４でチャンバ１２内を減圧し、この状態で半田ペースト３を所定時間にわたって乾燥させて半田ペースト３に含まれる溶剤を揮発させる。例えば、チャンバー１２内の温度２５±５℃で約１０Ｐａの減圧下で例えば３分間乾燥させる。

このようにして、半田ペースト３を乾燥させた後、次に、図１２（ｂ）に示すように、チャンバ１２内に開閉弁１３を介して窒素ガスを導入してチャンバ１２内を低酸素雰囲気に置換する。この場合の低酸素雰囲気とは、酸素含有量が大気圧の気体中で１体積％に相当する体積含有量以下にある雰囲気をいい、減圧下では体積含有比率（体積％）は大気圧下の場合よりも高くなる。

引き続いて、上記の低酸素雰囲気を保った状態のままで、図１２（ｃ）に示すように、上下の各ヒータ１５，１６を通電加熱することで半田リフロー処理を行い半田バンプ９を形成する。半田リフロー処理として、例えば１５０℃×６０秒の予熱処理を行った後、２６０℃×３０秒の本加熱処理を行う。その後、図１２（ｄ）に示すように、半田バンプ９形成後の基板２を冷却してチャンバ１２から取り出す。

図１３は半田ペースト３を減圧乾燥をした後、一旦大気中に暴露してから異なる設備でＮ₂雰囲気（低酸素雰囲気）で半田リフロー処理を行って半田バンプ９を形成した場合（図中符号Ｖ１で示す）と、この実施例５のように減圧乾燥から半田リフロー処理までの間を同一処理部内で連続して印刷された半田ペーストを低酸素雰囲気中に保持する場合（図中符号Ｖ２で示す）とで、半田バンプ９のボイドの発生数の違いを調べた結果を棒グラフで比較して示す特性図である。なお、ここでは、φ１００μｍの大きさの電極パッドに高さが１００μｍの半田バンプを各処理方法ごとに２０個形成した場合の実験結果を示している。

図１３の結果から分かるように、半田ペースト３を減圧乾燥をした後、異なる設備の低酸素雰囲気で半田リフロー処理を行って半田バンプ９を形成した場合には、２０バンプ中約約８０個の割合でボイドが発生している。しかも、φ１５μｍ以上の大きなサイズのボイドも生じている。これに対して、減圧乾燥から半田リフロー処理までの間中、印刷された半田ペースト３を低酸素雰囲気中に保持した場合には、その発生率が約１／４となり、φ１５μｍ以上の大きなサイズのボイドの発生も抑制されている。

このように、この実施例５では、減圧乾燥工程から半田リフロー処理工程が終了するまでの期間中（図１２（ａ）〜図１２（ｃ）で示す期間）、印刷された半田ペーストを低酸素雰囲気中に保持するので、半田リフロー処理工程までに半田ペースト３に含まれる半田粒子が大気に暴露されることで半田粒子表面の酸化が促進するの防ぐことができる。これにより、半田粒子表面の酸化膜とフラックス成分の酸化・還元反応によって生じる水の発生が抑制されるため、半田バンプ９内のボイド発生を低減することができる。その結果、半田接合時の信頼性向上を図ることができる。

上記の実施例１〜５では、電子部品装置を製造するのに際して、その基板２に半田バンプ９を形成する方法について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、図１４に示すように、実装用の基板１７に形成されたランドパターンの上に、本発明に係るスクリーン印刷版１を用いて半田ペースト３を印刷した後（同図（ａ）参照）、この半田ペースト３と電子部品１８に形成された電極パッドとを対応させて電子部品１８を実装用の基板１７上に配置し（同図（ｂ）参照）、半田リフロー処理により半田ペースト３を加熱溶融して両者３，１８を接続して電子部品装置を製造する場合にも適用することができる。

この場合、表面実装型の電子部品１８を基板１７に搭載する際、基板１７に印刷された半田ペースト３が押し潰されて平面方向に広がるので、電子部品１８の搭載後の半田ペースト間の間隔Ｌが実施例１〜５で説明したリブ幅ｗに相当するものとなる。したがって、図１０，図１１に示したブリッジ発生を抑制するために必要な減圧乾燥時間やフラックス成分の揮発量については、押し潰された後の半田ペースト３間の間隔Ｌをリブ幅ｗとして見なして求めることができる。

また、上記の実施例１〜５では、半田ペースト３をスクリーン印刷などの印刷法によって基板２に塗布する場合を例にとって説明したが、本発明は印刷による供給方法に限定されるものではなく、例えば転写、ディスペンサなどの他の供給方法による場合にも適用することができる。

本発明の実施例１におけるスクリーン印刷版の一部を切り出して示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 クリーン印刷時におけるフラックス成分の滲み出し距離と、印刷後に半田リフロー処理した際のブリッジ現象の発生率との関係を調べた結果を示す特性図である。 スクリーン印刷版の基板との接触面における表面粗さの最大高さＲｙと、スクリーン印刷時のフラックス成分の滲み出し距離との関係を調べた結果を示す特性図である。 半田ペーストに含まれる半田粒子の粒径分布曲線である。 スクリーン印刷版を用いて、半導体ウェハ等の基板上に半田バンプを形成する方法の説明図である。 本発明の実施例２におけるスクリーン印刷版を基板上に位置決め配置した状態を示す断面図である。 本発明の実施例３におけるスクリーン印刷版を基板上に位置決め配置した状態を示す断面図である。 本発明の実施例４における電子部品装置の製造方法を示す説明図である。 スクリーン印刷版のリブ幅とブリッジ現象の発生を有効に防止するために必要な減圧乾燥時間との関係を示す特性図である。 減圧乾燥時間とフラックス成分揮発量との関係を示す特性図である。 本発明の実施例５における電子部品装置の製造方法を工程順に示す説明図である。 本発明の実施例５において、減圧乾燥から半田リフロー処理までの間中、印刷された半田ペーストを低酸素雰囲気中に保持する処理をした場合と、減圧乾燥後に大気中で半田リフロー処理を行った場合とで半田バンプのボイドの発生数を調べた結果を棒グラフで比較して示す特性図である。 実装基板に印刷された半田ペーストの上に表面実装型の電子部品を配置して半田リフロー処理を行う場合の説明図である。 従来のスクリーン印刷を用いて基板上に半田バンプを形成する方法の説明図である。

符号の説明

１ スクリーン印刷版
１ａ ペースト通過孔
１ｂ リブ
１ｃ 基板との接触面
２，１７ 基板
３ 半田ペースト
４ フラックス成分
７ 電極パッド
９ 半田バンプ
ｗ スクリーン印刷版のリブ幅

Claims (8)

1. 被印刷体となる基板に対して半田ペーストを塗布するための複数のペースト通過孔が形成されているスクリーン印刷版であって、
   前記基板との接触面における表面粗さは、その最大高さをＲｙ、前記半田ペーストの平均半田粒子径をＤ₅₀とすると、
   ０．９０μｍ≦Ｒｙ≦Ｄ₅₀／２
   に設定されていることを特徴とするスクリーン印刷版。
2. 前記ペースト通過孔は、相互の間隔が３０μｍ以上に設定されていることを特徴とする請求項１記載のスクリーン印刷版。
3. 前記基板との接触面の内、ペースト通過孔の相互間に位置する部分の表面粗さの最大高さは、その他の部分の表面粗さの最大高さよりも低く設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスクリーン印刷版。
4. 前記基板との接触面の内、ペースト通過孔の相互間に位置する部分は撥水処理されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスクリーン印刷版。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のスクリーン印刷版を用いて、被印刷体となる基板に対して半田ペーストを印刷する工程と、この印刷工程の後に半田リフロー処理を行う半田リフロー処理工程とを含むことを特徴とする電子部品装置の製造方法。
6. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のスクリーン印刷版を用いて、電子部品装置の電極パッドの上に当該電極パッドよりも広く半田ペーストを印刷する印刷工程と、この印刷工程の後に半田リフロー処理を行うことにより半田バンプを形成する半田リフロー処理工程とを含むことを特徴とする電子部品装置の製造方法。
7. 請求項５または請求項６記載の電子部品装置の製造方法において、前記印刷工程と半田リフロー処理工程との間に、半田ペーストを減圧して乾燥させる減圧乾燥工程を含むことを特徴とする電子部品装置の製造方法。
8. 請求項７記載の電子部品装置の製造方法において、減圧乾燥工程から半田リフロー処理までの期間中、印刷された半田ペーストを低酸素雰囲気中に保持することを特徴とする電子部品装置の製造方法。
   

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