JP2008258398A - ペーストおよびバンプ形成方法、ならびに基板構造体 - Google Patents

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Abstract

【課題】バンプを自己集合的に形成する手法において生産性に優れたものを提供する。
【解決手段】配線基板３１の電極３２上にバンプ１９を形成する方法である。配線基板３１のうち電極３２を含む領域の上に、導電性粒子１６を含有した流動体２０を供給した後、配線基板３１の上に流動体２０を介して板状部材４０を配置する。次に、流動体２０を加熱して、当該流動体２０中に気泡３０を発生させる。その後、流動体２０を硬化させて、硬化した流動体２０を配線基板３１から剥離（２５）する。
【選択図】図４

Description

本発明は、ペーストに関し、特に、導電性材料からなる接続部を自己集合的に形成するためのペーストに関する。本発明はまた、バンプ形成方法および基板構造体に関する。
近年、電子機器に使用される半導体集積回路（ＬＳＩ）の高密度、高集積化に伴い、ＬＳＩチップの電極端子の多ピン、狭ピッチ化が急速に進んでいる。これらＬＳＩチップの配線基板への実装には、配線遅延を少なくするために、フリップチップ実装が広く用いられている。そして、このフリップチップ実装においては、ＬＳＩチップの電極端子上にはんだバンプを形成し、当該はんだバンプを介して、配線基板上に形成された電極に一括接合されるのが一般である。
従来、バンプの形成技術としては、メッキ法やスクリ−ン印刷法などが開発されている。メッキ法は狭ピッチには適するものの、工程が複雑になる点、生産性に問題があり、また、スクリーン印刷法は、生産性には優れているが、マスクを用いる点で、狭ピッチ化には適していない。
こうした中、最近では、ＬＳＩチップや配線基板の電極上に、はんだバンプを選択的に形成する技術がいくつか開発されている。これらの技術は、微細バンプの形成に適しているだけでなく、バンプの一括形成ができるので、生産性にも優れており、次世代ＬＳＩの配線基板への実装に適応可能な技術として注目されている。
その一つに、ソルダーペースト法と呼ばれる技術（例えば、特許文献１）がある。この技術は、はんだ粉とフラックスの混合物によるソルダーペーストを、表面に電極が形成された基板上にベタ塗りし、基板を加熱することによって、はんだ粉を溶融させ、濡れ性の高い電極上に選択的にはんだバンプを形成させるものである。
また、スーパーソルダー法と呼ばれる技術（例えば、特許文献２）は、有機酸鉛塩と金属錫を主要成分とするペースト状組成物（化学反応析出型はんだ）を、電極が形成された基板上にベタ塗りし、基板を加熱することによって、ＰｂとＳｎの置換反応を起こさせ、Ｐｂ／Ｓｎの合金を基板の電極上に選択的に析出させるものである。
また、スーパージャフィット法と呼ばれる技術（例えば、特許文献３参照）は、表面に電極が形成された基板を薬剤に浸して、電極の表面のみに粘着性皮膜を形成した後、当該粘着性皮膜にはんだ粉を接触させて電極上にはんだ粉を付着させ、その後、基板を加熱することにより、溶融したはんだを電極上に選択的に形成させるものである。
特開２０００−９４１７９号公報 特開平１−１５７７９６号公報 特開平７−７４４５９号公報
上述したソルダーペースト法は、もともと、基板に形成された電極上にはんだを選択的にプリコートする技術として開発されたもので、フリップチップ実装に必要なバンプ形成に適用するためには、以下のような課題がある。
ソルダーペースト法は、ともに、ペースト状組成物を基板上に塗布により供給するので、局所的な厚みや濃度のバラツキが生じ、そのため、電極ごとのはんだ析出量が異なり、均一なバンプを得ることが困難である。また、これらの方法は、表面に電極の形成された凹凸のある配線基板上に、ペースト状組成物を塗布により供給するので、凸部となる電極上には、十分なはんだ量を安定して供給することが難しいという問題もある。
また、スーパーソルダー法で使用される化学反応析出型はんだに用いられる材料は、特定な化学反応を利用しているので、はんだ組成の選択の自由度が低く、Ｐｂフリー化への対応にも課題を残している。
一方、スーパージャフィット法は、はんだ粉が均一に電極上に付着されるので、均一なはんだバンプを得ることができ、また、はんだ組成の選択の自由度が大きいので、Ｐｂフリー化への対応も容易である点で優れている。しかしながら、スーパージャフィット法では、電極表面に粘着性皮膜を選択的に形成する工程が必須であるが、この工程においては化学反応を利用した特殊な薬剤処理を行なう必要があるので、工程が複雑になると共に、コストアップにもつながり、量産工程への適用には課題を残している。
したがって、バンプの形成技術は、メッキ法やスクリ−ン印刷法のような普及した技術だけでなく、新たに開発された技術も課題を抱えている。本願発明者は、既存のバンプの形成技術にとらわれずに、新規なバンプ形成方法を開発することが、最終的には、ポテンシャルの高い技術に繋がると考え、研究開発を重ねていた。
本願の出願人は、上述のような課題を解決するために、独特なバンプ形成方法を開発することに成功した（例えば、国際公開公報ＷＯ２００６／１０３９４８号パンフレット）。
上記公報に開示された方法は、気泡を用いて半田粉を端子上に自己集合させてバンプを形成するものであり、それにより種々のメリットを得ることができる。しかしながら、気泡を含む樹脂を洗浄除去した後、次の実装工程を行うのは煩雑である。すなわち、折角、バンプを自己集合的に一括形成できたとしても、その後に、樹脂洗浄工程などの他の工程が多くなれば、全体としてスループットが低下してしまう。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、導電性材料からなる接続部（バンプ）を自己集合的に形成する手法において、生産性に優れたバンプ形成方法やそれに用いるペースト等を提供することにある。
本発明のバンプ形成方法は、配線基板の電極上にバンプを形成する方法であり、配線基板のうち電極を含む領域の上に、導電性粒子を含有した流動体を供給する工程（ａ）と、前記配線基板の上に、前記流動体を介して、板状部材を配置する工程（ｂ）と、前記流動体を加熱して、当該流動体中に気泡を発生させる工程（ｃ）と、前記流動体を硬化させて、当該硬化した流動体を前記配線基板から剥離する工程（ｄ）とを含む。
ある好適な実施形態において、前記流動体は、熱硬化型のシリコーンゴムからなる。
ある好適な実施形態において、前記流動体は、フッ素樹脂からなる。
ある好適な実施形態では、前記工程（ｄ）において、前記硬化した流動体に含まれる気泡を除去する。
ある好適な実施形態では、前記工程（ａ）における前記配線基板のうち、前記電極以外の領域に、離型剤が塗布されている。
ある好適な実施形態では、前記工程（ａ）における前記配線基板のうち、前記電極以外の領域に、離型テープが貼られている。
ある好適な実施形態において、前記工程（ｃ）では、前記発生した気泡で前記導電性粒子を移動させることによって、前記導電性粒子を前記電極上に自己集合させることを特徴とする。
ある好適な実施形態では、前記工程（ｃ）の加熱によって、前記導電性粒子は溶融する。
ある好適な実施形態において、前記流動体には、前記工程（ｃ）の加熱において気泡を発生させる気泡発生剤が含有されている。
ある好適な実施形態において、前記工程（ｃ）において発生する気泡は、前記配線基板からの発生した気泡である。
ある好適な実施形態では、前記電極上に自己集合した導電性粒子に対して導通検査を実行した後、前記工程（ｄ）における剥離を実行する。
ある好適な実施形態において、前記工程（ｄ）における剥離は、前記板状部材を除去することによって、前記板状部材とともに前記硬化した流動体を取り除くことを特徴とする。
ある好適な実施形態において、前記板状部材は、磨りガラスからなる。
ある好適な実施形態において、前記配線基板は、フレキシブル基板である。
ある好適な実施形態において、前記工程（ｃ）において、前記配線基板上に供給された前記流動体を前記板状部材で当接させながら、前記流動体を加熱する。
ある好適な実施形態において、前記工程（ｃ）において、前記配線基板上に形成された前記電極と前記板状部材とのの間に、一定の隙間が設けられている。
ある好適な実施形態において、前記一定の隙間は、前記導電性粒子の粒径よりも広いことを特徴とする。
ある好適な実施形態では、前記工程（ｃ）において、前記板状部材に一定の圧力を加えることによって、前記流動体を押圧しながら加熱する。
ある好適な実施形態では、前記工程（ｃ）において、前記気泡は、前記板状部材と前記配線基板との間に設けられた隙間の周辺部から、外部に排出されることを特徴とする。
本発明のペーストは、電極上にバンプを自己集合的に形成するためのペーストであり、熱硬化性のシリコーンゴムと、前記シリコーンゴムに含有された導電性粒子とを含む、ペーストである。
ある好適な実施形態において、前記ペーストには、さらに、加熱時に気泡を発生する気泡発生剤が含有されている。
本発明の基板構造体は、複数の電極が配置された配線基板と、各々の電極の上に形成されたバンプとを備え、前記バンプの間には、離型性に優れた硬化樹脂が介在しており、各バンプの頂点は、前記硬化樹脂から露出している。
ある好適な実施形態において、前記硬化樹脂は、熱硬化型のシリコーンゴムである。
ある好適な実施形態において、前記バンプは、自己集合的に形成されている。
ある好適な実施形態において、前記各バンプの頂点の上には、板状部材が載置されている。
本発明の方法によれば、導電性粒子を含有した流動体を介して配線基板の上に板状部材を配置し、次いで、前記流動体を加熱して当該流動体中に気泡を発生させた後、前記流動体を硬化させて、当該硬化した流動体を配線基板から剥離するので、気泡を発生させた後の流動体を洗浄除去しなくても、剥離によって硬化した流動体を除去することができる。その結果、導電性材料からなる接続部（バンプ）を自己集合的に形成する手法における生産性を向上させることができる。
本願の出願人は、配線基板や半導体チップ等の電極上に、導電性粒子（例えば、はんだ粉）を自己集合させて、バンプを形成する方法、あるいは、配線基板と半導体チップの電極間に導電性粒子を自己集合させて、電極間に接続体を形成し、フリップチップ実装する方法について、種々検討を行ない、自己集合的なバンプ形成方法、フリップチップ実装方法を提案している（特願２００４−２５７２０６号、特願２００４−３６５６８４号、特願２００５−０９４２３２号）。なお、これらの特許出願を本願明細書に参考のため援用する。
図１（ａ）〜（ｄ）、及び図２（ａ）〜（ｄ）は、本願の出願人が上記特許出願明細書で開示したバンプ形成方法の基本工程を示した図である。
まず、図１（ａ）に示すように、複数の電極３２を有する基板３１上に、はんだ粉１６と気泡発生剤（不図示）を含有した樹脂１４を供給する。次に、図１（ｂ）に示すように、樹脂１４表面に、平板４０を配設する。
この状態で、樹脂１４を加熱すると、図１（ｃ）に示すように、樹脂１４中に含有する気泡発生剤から気泡３０が発生する。そして、図１（ｄ）に示すように、発生した気泡３０が成長することで、樹脂１４は押し出される。
押し出された樹脂１４は、図２（ａ）に示すように、基板３１の電極３２との界面、及び平板４０との界面に柱状に自己集合する。次に、樹脂１４をさらに加熱すると、図２（ｂ）に示すように、樹脂１４中に含有するはんだ粉１６が溶融し、電極３２上に自己集合した樹脂１４中に含有するはんだ粉１６同士が溶融結合する。
電極３２は、溶融結合したはんだ粉１６に対して濡れ性が高いので、図２（ｃ）に示すように、電極３２上に溶融はんだ粉よりなるバンプ１９を形成する。最後に、図２（ｄ）に示すように、樹脂１４と平板４０を除去することにより、電極３２上にバンプ１９が形成された基板３１が得られる。
この方法の特徴は、基板３１と平板４０の隙間に供給された樹脂１４を加熱することによって、気泡発生剤から気泡３０を発生させ、気泡３０が成長することで樹脂１４を気泡外に押し出すことにより、樹脂１４を基板３１の電極３２と平板４０との間に自己集合させる点にある。
樹脂１４が電極３２上に自己集合する現象は、図３（ａ）、（ｂ）に示すようなメカニズムで起きているものと考えられる。
図３（ａ）は、樹脂１４が、成長した気泡（不図示）によって、基板３１の電極３２上に押し出された状態を示した図である。電極３２に接した樹脂１４は、その界面における界面張力（いわゆる樹脂の濡れ広がりに起因する力）Ｆｓが、樹脂の粘度ηから発生する応力Ｆηよりも大きいので、電極３２の全面に亙って広がり、最終的に、電極３２の端部を境とした柱状樹脂が、電極３２と平板４０間に形成される。
なお、電極３２上に自己集合して形成された柱状の樹脂１４には、図３（ｂ）に示すように、気泡３０の成長（または移動）による応力Ｆｂが加わるが、樹脂１４の粘度ηによる応力Ｆηの作用により、その形状を維持することができ、一旦自己集合した樹脂１４が消滅することはない。
ここで、自己集合した樹脂１４が一定の形状を維持できるかどうかは、上記界面張力Ｆｓの他に、電極３２の面積Ｓ及び電極３２と平板４０との隙間の距離Ｌや、樹脂１４の粘度ηにも依存する。樹脂１４を一定形状に維持させる目安をＴとすると、定性的には、以下のような関係が成り立つものと考えられる。
Ｔ＝Ｋ・（Ｓ／Ｌ）・η・Ｆｓ （Ｋは定数）
上記の説明のように、この方法は、樹脂１４の界面張力による自己集合を利用して、電極３２上に樹脂１４を自己整合的に形成するものであるが、かかる界面張力による自己集合は、基板３１表面に形成された電極３２が凸状に形成されているが故に、基板３１と平板４０間に形成されたギャップの中で狭くなっている電極３２上にて起きる現象を利用したものと言える。
本願の出願人が提案した上記の方法を用いると、樹脂中に分散したはんだ粉を効率良く電極上に自己集合させることができ、また、均一性に優れ、かつ、生産性の高いバンプ形成が実現できる。また、樹脂中に分散したはんだ粉を、樹脂が供給された基板上の複数の電極上に分け隔てなく自己集合させることができるので、上記の方法は、樹脂が供給された配線基板上の全ての電極上に一括してバンプを形成する際に特に有用である。
上記方法においてバンプを自己集合的に一括して形成する場合、図１（ａ）から図２（ｃ）までは一連の工程で進むが、図２（ｃ）に示すようにバンプ１９が形成された後、図２（ｄ）に示した状態にするには、樹脂１４を洗浄して、配線基板３１の上から除去する必要がある。この洗浄除去の工程は、煩雑であるがゆえに、プロセス全体のスループットを悪くしてしまう。
本願発明者は、そのような問題を解決すべく、鋭意検討した結果、バンプの自己集合のために使用した樹脂を硬化させ、それを剥離させて樹脂を除去する手法を見出し、本発明に至った。
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、説明の簡略化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。本発明は以下の実施形態に限定されない。
図４（ａ）から（ｅ）を参照しながら、本発明の実施形態に係るバンプ形成方法及びそれに用いるペーストについて説明する。図４（ａ）から（ｅ）は、本実施形態のバンプ形成方法を説明するための工程断面図である。
まず、図４（ａ）に示すように、配線基板３１のうち電極３２を含む領域の上に、導電性粒子１６を含有した流動体２０を供給する。
本実施形態の流動体２０は、導電性材料からなる接続部を自己集合的に形成するためのペーストであり、樹脂から構成されている。流動体２０は、熱硬化性のシリコーンゴムであり、このシリコーンゴムは、図４（ａ）に示した状態では流動性を持っているが、硬化した後の状態では離型性に優れた樹脂である。流動体２０として使用するシリコーンゴムは、例えば、東レ・ダウコーニング株式会社製のＳＥ９５２２（２液混合常温硬化タイプ；混合比２００：１）、ＳＥ９５５６（２液混合常温硬化タイプ；混合比２００：１）を選ぶことができる。
また、流動体２０として、硬化した後の状態で離型性に優れたフッ素樹脂を用いることも可能である。フッ素樹脂としては、熱可塑性フッ素樹脂（例えば、３Ｍ社製のＴＨＶ熱可塑性フッ素樹脂）を挙げることができる。
配線基板３１は、導電性材料からなる接続部（バンプ）を載置可能な電極３２が形成された基板であればよく、例えば、リジッド基板（例えば、ＦＲ４基板）の他、フレキシブル基板や、リジッドフレキ基板であってもよい。また、配線基板３１は、片面配線基板でもよいし、両面配線板や多層配線板でもよく、あるいは、電子部品が内蔵された部品内蔵基板であってもよい。加えて、配線基板３１は、樹脂からなる基板（例えば、ＦＲ４基板）に限らず、セラミック基板であってもよい。
次に、図４（ｂ）に示すように、配線基板３１の上に、流動体２０を介して、板状部材４０を配置する。板状部材４０は、例えば、ガラス基板である。本実施形態の構成においては、板状部材４０は、使用する流動体２０との相性によっては磨りガラスが好ましい場合がある。板状部材４０は、典型的には平板であるがそれに限らず、流動体２０と接する面を平面以外のもの（凸部、凹部を設けたもの）に代えてもよい。また、板状部材４０の材質は、ガラスに限らず、耐熱性に優れるものであれば、特に限定されず、例えば、セラミック基板、半導体基板（シリコン基板）などを用いることができる。
次に、図４（ｃ）に示すように、流動体２０を加熱して、流動体２０中に気泡３０を発生させる。
この気泡３０の発生は、流動体２０の加熱時に気泡３０を発生させる気泡発生剤を流動体２０中に含有させておくことで実行することができる。気泡発生剤の種類については後述する。また、この気泡３０は、配線基板３１から発生した気体に起因した気泡３０であってもよい。配線基板３１から発生する気泡３０は、配線基板３１中に含まれていた気体が流動体２０に出てきたもの、配線基板３１中に含まれて液体が気化したもの、または、配線基板３１の材料が分解して発生した気体などによって生じ得る。
流動体２０の加熱時において、気泡３０は、図１（ｄ）から図２（ａ）に示したように、導電性粒子１６を移動させることによって、導電性粒子１６を電極３２上に自己集合させる。具体的には、発生した気泡３０によって、流動体２０中の導電性粒子（はんだ粉）１６が電極３２上に移動し、および／または、電極３２上に樹脂柱（図２（ａ）中の符号１４参照）が形成される。そして、流動体２０の加熱時において、図２（ｂ）から図２（ｃ）に示すように、その集合した導電性粒子は溶融してバンプ１９になる。
なお、この加熱工程において、配線基板３１上に供給された流動体２０を板状部材４０で当接させながら、流動体２０を加熱すること好ましい。これは、板状部材４０を流動体２０に当接させることによって、電極３２上に樹脂柱が形成されやすくするためであり、板状部材４０を加熱中に取り除くのは、バンプ１９が形成された後にすることが望ましいからである。
配線基板３１上に形成された電極３２と板状部材４０との間には、図４（ｂ）及び（ｃ）に示すように、一定の隙間が設けられているが、これは、導電性粒子１６の粒径よりも広いものである。加熱工程時には、板状部材４０に一定の圧力を加えて、流動体２０を押圧しながら加熱することができるが、加熱工程時に板状部材４０を所定量上下に移動させて、成長するバンプ１９の高さを揃えるようなプロセスを実行することもできる。
なお、加熱時に発生する気泡３０は、板状部材４０と配線基板３１との間に設けられた隙間の周辺部から、外部に排出されていき、発生した気泡３０の全てが流動体２０中に残るものではない。具体的には、大半の気泡３０は、流動体２０の外部へ排出される。
その後、図４（ｄ）に示すように、バンプ１９が形成された後の硬化した流動体（樹脂）２０を配線基板３１から剥離する。この剥離は、矢印２５に示すように、硬化した樹脂２０を配線基板３１から引き剥がすことによって行われる。すなわち、未硬化の流動体（樹脂）や硬化した樹脂を溶剤によって配線基板３１から洗い流して洗浄するのではなく、フィルム状の樹脂２０を配線基板３１から引き剥がすことによって行われる。
樹脂２０の剥離後は、図４（ｅ）に示すように、バンプ１９の自己集合のために用いられた樹脂２０は除去され、配線基板３１の電極３２上に配列されたバンプ１９が残る。この剥離によって、樹脂２０に含まれていた気泡３０も同時に除去することができる。また、樹脂２０中に残留している導電性粒子１６および／または気泡発生剤も除去することができる。
樹脂２０の剥離（矢印２５）は、板状部材４０の除去とともに実行することもできる。すなわち、板状部材４０を除去した後に、硬化した樹脂２０を剥離するだけでなく、樹脂２０が板状部材４０に密着させたまま、板状部材４０とともに樹脂２０を剥離することもできる。板状部材４０とともに樹脂２０を剥離する場合には、樹脂２０との接触面積を増やすために（すなわち、密着力を増やすために）、板状部材４０として磨りガラスを用いることが好ましい。
なお、樹脂２０の特性（例えば、粘度、硬度、弾性率、配線基板３１との密着性または接着性など）や、配線基板３１の材質または種類（フレキシブル基板、リジッド基板など）によっては、樹脂２０の剥離が良好にならない場合が発生する。例えば、硬化した樹脂２０の下部（配線基板３１と接触している部位）が剥がれずに残ったり、あるいは、電極３２間に位置する部位の樹脂２０が剥がれずに残ったりする場合が生じる。
そのような場合、樹脂２０の弾性率が足りずに引き剥がし難いときには、樹脂２０中にフィラー（例えば、シリカ）を添加して、樹脂２０の弾性率を向上させて剥離性を改善したり、樹脂２０が硬すぎて引き剥がし難いときには、可撓性を有する樹脂ないし材料を樹脂２０に混合して剥離性を改善したりすることが望ましい。もちろん、樹脂２０の特性（粘度、硬度、弾性率、密着性など）が、加熱条件または硬化条件によって変化するのであれば、その条件を好適なものに設定して、樹脂２０の剥離性を適切なものにすることが望ましい。
また、板状部材（上蓋）４０の粗度を上げて（例えば、磨りガラスを用いて）、樹脂２０と板状部材４０との密着度を高めることにより、配線基板３１と樹脂２０との密着度を相対的に低くさせて、剥離性を向上させることも可能である。
なお、本実施形態においては、図４（ｅ）に示した構造のように、板状部材４０を除去して、バンプ１９を露出させた基板構造体に限らず、図５に示した状態のものを使用することもできる。
図５に示した基板構造体１００は、電極３２上にバンプ１９が形成された構造を有しており、バンプ１９の上部（頭頂部または頂点）１９ａは、板状部材４０の下面４０ｂと当接している。この基板構造体１００では、樹脂２０および板状部材４０が、バンプ１９の保護材として機能しており、配線基板３１を実装プロセスに使用するまで、バンプ１９の酸化・変質などを防止することができる。なお、その意味において、樹脂２０中に酸化防止剤などを含有させておいても構わない。
本実施形態では、図５に示した構成から板状部材４０を外して、図６に示した基板構造体１００の構成でも利用価値がある。図６に示した基板構造体１００では、樹脂２０の上面２０ａから、バンプ１９の頂点１９ａが露出している。したがって、この状態において、バンプ１９の導通検査を実行することができる。すなわち、配線基板３１の実装プロセス前に、バンプ１９の導通検査を行って、その後、樹脂２０を剥離して実装プロセスを実行することができる。このバンプ１９の導通検査で不良が見つければ、実装プロセスの前に対応することができ、非常に技術的な貢献が大きい。
なお、バンプ１９の導通検査は、図６に示したように樹脂２０の上面２０ａとバンプ１９の頂点１９ａが同一平面になった構造だけでなく、図７に示すように、バンプ１９の上部が樹脂２０の上面２０ａから露出した構造であれば実行することできる。図７に示した構造は、例えば、樹脂２０を硬化収縮させてバンプ１９の上部を露出させたり、はんだを再溶融してバンプ１９の上部を露出させたりすることによって形成することができる。
図４（ｄ）または図５から図７では、硬化した樹脂２０中の気泡を示していないが、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、硬化した樹脂２０中に気泡（または間隙）３５が存在していても、樹脂２０の剥離を実行することができる。気泡３５の存在によって樹脂２０の強度が低下して剥離が容易に実行し難くなっているような場合には、樹脂２０と板状部材４０との密着度を上げて、板状部材４０とともに樹脂２０の除去を行うようにすると好ましい。
さらに、硬化した樹脂２０と配線基板３１との間の剥離性を向上させるために、配線基板３１の上面に離型剤を塗布しておくことも可能である。以下、図９（ａ）から（ｅ）を参照しながら、それについて説明する。なお、図９（ａ）から（ｅ）は、基本的に、図４（ａ）から（ｅ）と同様のプロセスを示す工程断面図であるが、配線基板３１の上面に離型剤３４が塗布されている点が異なる。
まず、配線基板３１の上面に離型剤３４が塗布し、次いで、図９（ａ）に示すように、配線基板３１の上に流動体２０を供給する。離型剤３４は、配線基板３１のうち、電極３２以外の領域に塗布することが好ましい。なお、離型剤３４を塗布するだけでなく、配線基板３１の上面に、離型テープを貼り付けるようにしても構わない。
離型剤３４としては、シリコーン系材料、フッ素系材料を用いることができる。また、離型テープとしては、ダイジングテープを用いることができる。
シリコーン系離型剤３４としては、オイル型（例えば、東レ・ダウコーニング製品名：ＳＨ２００，ＳＨ２０３，ＳＨ２３０，ＳＦ８４１６，ＳＨ５５０）、コンパウンド型（例えば、東レ・ダウコーニング製品名：ＳＨ７０７１，ＳＨ７０７２，ＳＣ７０７７）、溶液型（例えば、東レ・ダウコーニング製品名：ＳＨ２３７，ＰＲＸ３０６，ＳＨ７０２０，ＳＲ２４６２，ＳＲＸ２０２Ｍ，ＳＲ２３０６）、エマルジョン型（例えば、東レ・ダウコーニング製品名：ＳＨ７０２４，ＳＭ７０３６ＥＸ，ＢＹ２２−７３７ＥＸ，ＳＭ７００１ＥＸ，ＳＭ４９０ＥＸ，ＢＹ２２−７４４ＥＸ）、エアゾール型（例えば、東レ・ダウコーニング製品名：ＳＨ２００スプレー、リリエース）を挙げることができる。
また、フッ素系離型剤３４としては、水性タイプ（例えば、ダイキン工業ダイフリー製品名：ＭＥ−３１，ＭＥ−４１３Ａ，ＭＥ−４１４，ＭＥ−８１０，ＧＷ−１０５１，ＧＷ−１０７０，ＧＵ−１２８０，ＧＵ−２０８０）、溶剤タイプ（例えば、ダイキン工業ダイフリー製品名：ＧＦ−３０３０，ＧＦ−３１３０）、水性希釈剤（例えば、ダイキン工業ダイフリー製品名：ＧＷ−Ｄ００１，ＧＷ−Ｄ００２）、代替フロンタイプ（例えば、ダイキン工業ダイフリー製品名：ＧＦ−６０３０，ＧＦ−６３３０，ＧＦ−６１１０）、エアゾールタイプ（例えば、ダイキン工業ダイフリー製品名：ＧＡ−６０１０，ＧＡ−６３１０，ＧＡ−６０１２，ＧＡ−６３１１）を挙げることができる。
次に、図９（ｂ）に示すように、配線基板３１の上に、流動体２０を介して、板状部材４０を配置する。その後、流動体２０を加熱して、流動体２０中に気泡３０を発生させる。この加熱工程にて、流動体２０中に分散していた導電性粒子１６が自己集合してバンプ１９になる。
加熱後は、流動体（樹脂）２０を硬化させて、図９（ｄ）に示すように、硬化した樹脂２０を配線基板３１から剥離する。この構成においては、樹脂２０と配線基板３１の間に、離型剤３４が塗布されているので、樹脂２０の剥離をより簡便に行うことができる。
また、離型剤３４によって離型性が確保されているので、樹脂（流動体）２０の材料の選択の自由度を広げることも可能である。すなわち、もともと離型性を持った流動体（樹脂）２０に限らず、流動体２０としては、室温から導電性粒子（はんだ粉）１６の溶融温度の範囲内において、流動可能な程度の粘度を有するものであればよく、また、加熱することによって流動可能な粘度に低下するものを用いることができる。代表的な例としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フラン樹脂、メラミン樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリエステルエストラマ、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、アラミド樹脂等の熱可塑性樹脂、又は光（紫外線）硬化樹脂等、あるいはそれらを組み合わせた材料を使用することができる。樹脂以外にも、高沸点溶剤、オイル等も使用することができる。
離型剤３４または離型テープとしては、光（例えば、紫外線）を照射することによって、配線基板３１との密着性が低下するＵＶ硬化型ダイシングテープを用いることができる。その場合、図９（ａ）から（ｃ）の工程の間では、層３４は配線基板３１と良好な密着性を示しつつ、図９（ｄ）の工程で離型性を示すようなプロセスを実現することができる。
樹脂２０の剥離後は、図９（ｅ）に示すように、バンプ１９が電極３２上に形成された配線基板３１を得ることができる。なお、この離型剤３４（または離型テープ）を用いた構成は、もちろん、図５または図６に示した基板構造体１００にも適用することができる。
本実施形態の方法によれば、導電性粒子１６を含有した流動体２０を介して配線基板３１の上に板状部材４０を配置し、次いで、流動体２０を加熱して当該流動体２０中に気泡３０を発生させた後、流動体２０を硬化させて、当該硬化した流動体２０を配線基板３１から剥離する。それゆえ、気泡３０を発生させた後の流動体２０を洗浄除去しなくても、剥離（２５）によって硬化した流動体２０を除去することができる。その結果、導電性材料からなる接続部（バンプ）１９を自己集合的に形成する手法において、生産性を向上させること（例えば、スループットの向上）ができる。
次に、本願発明者が行った実施例について説明する。実験は、配線基板３１上にペースト（流動体）２０を塗布した後、その上にガラス板を載せ、次いで、加熱し、硬化後のペースト（ゴム）の剥離と、形成されたはんだバンプ１９を観測した。
配線基板３１はＦＲ４基板を用いた。電極３２のピッチと電極径は、５００μｍと３００μｍである。ペースト２０は、はんだ粉とフラックスとシリコーンゴムとが混合されたものを用いた。混合比（ｗｔ％）は、はんだ粉：フラックス：シリコーンゴム＝５０：１０：４０である。はんだ粉は、Ｓｎ４２Ｂｉ５８（粒径２５μｍ〜４５μｍ）を用い、フラックスは、ロジン系フラックスを用いた。シリコーンゴムは、東レ・ダウコーニング株式会社製のＳＥ９５２２とＳＥ９５５６とそれぞれを用いた。ＳＥ９５２２は、２液混合常温硬化約３分の特性を持ち、その２液の混合比は、シリコーン混和物：有機金属化合物＝２００：１である。一方、ＳＥ９５５６は、２液混合常温硬化約２５分の特性を持ち、その２液の混合比は、シリコーン混和物：シリコーン＝１０：１である。また、ペースト２０の上に載せたガラス板４０は、磨りガラスでない、通常のガラス板を使用した。配線基板３１の電極３２とガラス板４０との間のギャップは５５μｍとし、設定温度２００℃のホットプレートによる加熱を１時間行った。なお、１時間の加熱時間のうち、自己集合形成のための加熱時間は約３０秒であった。その加熱によって硬化した樹脂（シリコーンゴム）を剥離し、その剥離状態を観測した。その結果は、電極３２上にはんだ粉１６の自己集合を確認できたとともに、硬化したシリコーンゴムを剥離することが確認できた。
図１０は、本実施形態のバンプ形成方法を実行するための好適なバンプ形成装置６０を表している。
図１０に示したバンプ形成装置６０は、基板３１を載置するためのステージ６１と、ステージ６１に対向して配置される板状部材４０とから構成されている。この形成装置６０において、ステージ６１上に載置された基板３１とステージ６１に対向して配置された板状部材４０との間（５５）に流動体２０が供給される。
本実施形態の構成において板状部材４０は脱着可能である。なお、流動体２０を供給可能な供給機を、本形成装置６０に設けることも可能である。流動体２０の供給後、その流動体２０を加熱することにより、流動体２０中に気泡３０を発生させることができる。流動体２０の加熱は、ステージ６１にヒータ６３を設置して、それによって実行してもよいし、板状部材４０にヒータをあててそれによって行っても良い。図１０に示した例では、ステージ６１の下にヒータ６３が取り付けられている。
ステージ６１上に配置される配線基板３１は、図１１に示すように電極３２がペリフェラル配列したものであってもよいし、あるいは、図１２に示すように電極３２がエリアアレイ配列したものであってもよい。
導電性粒子及び気泡発生剤としては、図１３および図１４に示すような材料から適宜組み合わせて使用することができる。なお、導電性粒子の融点を、気泡発生剤の沸点よりも高い材料を用いれば、流動体２０を加熱して気泡発生剤から気泡を発生させて、流動体を自己集合させた後、さらに、流動体２０を加熱して、自己集合した流動体中の導電性粒子を溶融させ、導電性粒子同士を金属結合させることができる。
また、気泡発生剤は、沸点の異なる２種類以上の材料からなるものであってもよい。沸点が異なれば、気泡の発生、及び成長するタイミングに差が生じ、その結果、気泡の成長による流動体２０の押し出しが、段階的に行なわれるので、流動体２０の自己集合過程が均一化され、これにより、均一性のよい導電パターンを形成することができる。
なお、気泡発生剤としては、図１４に挙げた材料以外に、流動体２０が加熱されたときに、気泡発生剤が熱分解することにより気泡を発生する材料も使用することができる。そのような気泡発生剤としては、図１５に挙げた材料を使用することができる。例えば、結晶水を含む化合物（水酸化アルミニウム）を使用した場合、流動体２０が加熱されたときに熱分解し、水蒸気が気泡となって発生する。さらに、上述した通り、気泡３０は、流動体２０中に含まれる気泡発生剤からだけでなく、配線基板３１から流動体（樹脂）２０へ導入することもできる。
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。
本発明によれば、導電性材料からなる接続部（バンプ）を自己集合的に形成する手法において、生産性に優れたバンプ形成方法やそれに用いるペースト等を提供することができる。
（ａ）〜（ｄ）は、樹脂の自己集合を利用したバンプ形成方法の基本工程を示した工程断面図 （ａ）〜（ｄ）は、樹脂の自己集合を利用したバンプ形成方法の基本工程を示した工程断面図 （ａ）及び（ｂ）は、樹脂が自己集合するメカニズムを説明する図 （ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施形態に係るバンプ形成方法を示す工程断面図 本発明の実施形態に係る基板構造体１００の構成を示す断面図 本発明の実施形態に係る基板構造体１００の構成を示す断面図 本発明の実施形態に係る基板構造体１００の構成を示す断面図 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施形態に係る基板構造体１００の構成を示す上面図及び断面図 （ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施形態に係るバンプ形成方法を示す工程断面図 本発明の実施形態に係るバンプ形成装置６０の構成を示す断面図 ペリフェラル配列の配線基板３１を示す平面図 エリアアレイ配列の配線基板３１を示す平面図 本発明の実施形態に係る導電性粒子の材料を示す図 本発明の実施形態に係る気泡発生剤の材料を示す図 本発明の実施形態に係る気泡発生剤の材料を示す図
符号の説明
１４ 樹脂
１６ 導電性粒子
１６ 粉
１９ バンプ
２０ 流動体（樹脂）
３０ 気泡
３１ 配線基板
３２ 電極
３４ 離型剤
３５ 気泡
４０ 板状部材
６０ バンプ形成装置
６１ ステージ
６３ ヒータ
１００ 基板構造体

Claims (25)

  1. 配線基板の電極上にバンプを形成する方法であって、
    配線基板のうち電極を含む領域の上に、導電性粒子を含有した流動体を供給する工程（ａ）と、
    前記配線基板の上に、前記流動体を介して、板状部材を配置する工程（ｂ）と、
    前記流動体を加熱して、当該流動体中に気泡を発生させる工程（ｃ）と、
    前記流動体を硬化させて、当該硬化した流動体を前記配線基板から剥離する工程（ｄ）と
    を含む、バンプ形成方法。
  2. 前記流動体は、熱硬化型のシリコーンゴムからなる、請求項１に記載のバンプ形成方法。
  3. 前記流動体は、フッ素樹脂からなる、請求項１に記載のバンプ形成方法。
  4. 前記工程（ｄ）において、前記硬化した流動体に含まれる気泡を除去することを特徴とする、請求項１に記載のバンプ形成方法。
  5. 前記工程（ａ）における前記配線基板のうち、前記電極以外の領域に、離型剤が塗布されている、請求項１から４の何れか一つに記載のバンプ形成方法。
  6. 前記工程（ａ）における前記配線基板のうち、前記電極以外の領域に、離型テープが貼られている、請求項１から４の何れか一つに記載のバンプ形成方法。
  7. 前記工程（ｃ）では、前記発生した気泡で前記導電性粒子を移動させることによって、前記導電性粒子を前記電極上に自己集合させることを特徴とする、請求項１に記載のバンプ形成方法。
  8. 前記工程（ｃ）の加熱によって、前記導電性粒子は溶融する、請求項７に記載のバンプ形成方法。
  9. 前記流動体には、前記工程（ｃ）の加熱において気泡を発生させる気泡発生剤が含有されている、請求項１から４の何れか一つに記載のバンプ形成方法。
  10. 前記工程（ｃ）において発生する気泡は、前記配線基板からの発生した気泡である、請求項１から４の何れか一つに記載のバンプ形成方法。
  11. 前記電極上に自己集合した導電性粒子に対して導通検査を実行した後、前記工程（ｄ）における剥離を実行する、請求項１から４の何れか一つに記載のバンプ形成方法。
  12. 前記工程（ｄ）における剥離は、前記板状部材を除去することによって、前記板状部材とともに前記硬化した流動体を取り除くことを特徴とする、請求項１にバンプ形成方法。
  13. 前記板状部材は、磨りガラスからなる、請求項１２に記載のバンプ形成方法。
  14. 前記配線基板は、フレキシブル基板である、請求項１から１３の何れか一つに記載のバンプ形成方法。
  15. 前記工程（ｃ）において、前記配線基板上に供給された前記流動体を前記板状部材で当接させながら、前記流動体を加熱する、請求項１から１４の何れか一つに記載のバンプ形成方法。
  16. 前記工程（ｃ）において、前記配線基板上に形成された前記電極と前記板状部材とのの間に、一定の隙間が設けられている、請求項１から１４の何れか一つに記載のバンプ形成方法。
  17. 前記一定の隙間は、前記導電性粒子の粒径よりも広いことを特徴とする請求項１６に記載のバンプ形成方法。
  18. 前記工程（ｃ）において、前記板状部材に一定の圧力を加えることによって、前記流動体を押圧しながら加熱する、請求項１から１４の何れか一つに記載のバンプ形成方法。
  19. 前記工程（ｃ）において、前記気泡は、前記板状部材と前記配線基板との間に設けられた隙間の周辺部から、外部に排出されることを特徴とする請求項１から１４の何れか一つに記載のバンプ形成方法。
  20. 電極上にバンプを自己集合的に形成するためのペーストであって、
    熱硬化性のシリコーンゴムと、
    前記シリコーンゴムに含有された導電性粒子と、
    を含む、ペースト。
  21. 前記ペーストには、さらに、加熱時に気泡を発生する気泡発生剤が含有されている、請求項２０に記載のペースト。
  22. 複数の電極が配置された配線基板と、
    各々の電極の上に形成されたバンプと
    を備え、
    前記バンプの間には、離型性に優れた硬化樹脂が介在しており、
    各バンプの頂点は、前記硬化樹脂から露出している、基板構造体。
  23. 前記硬化樹脂は、熱硬化型のシリコーンゴムである、請求項２２に記載の基板構造体。
  24. 前記バンプは、自己集合的に形成されていることを特徴とする、請求項２２又は２３に記載の基板構造体。
  25. 前記各バンプの頂点の上には、板状部材が載置されている、請求項２２から２４の何れか一つに記載の基板構造体。
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