JP2009514683A - 非樹脂系フラックスを有するはんだペースト - Google Patents

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Abstract

本発明によれば、金属粉末、とりわけ軟鑞、および、金属粉末のリフローの際、金属表面に残渣を残さない、本発明による１のゲルからなる、非樹脂系はんだペーストが提供される。本発明によるゲルは、カルボン酸、アミン、および溶剤からなる貯蔵安定性を有する混合物に基づく。重要な適用は、ウェハバンピングの際、とりわけＵＢＭ（アンダーバンプ金属化）、およびＳＭＴ（表面実装技術）上、とりわけラッカー塗りされる回路の上の、パワーモジュール、ダイ接合、チップオンボード、ＳｉＰ（システム−イン−パッケージ）への軟鑞ペーストの塗布である。非樹脂系軟鑞ペーストの適用の際、本発明によれば電気的接続のはんだ付け後、保護ラッカー塗り前の洗浄は不要であり、ＵＢＭに施与されたはんだバンプ内の小孔の形成が２０体積％未満に低減される。

Description

本発明はカルボン酸、アミン、および溶剤からなる混合物からなる新規のゲル、金属成分が粉末としてゲル中に分散しているペースト、とりわけ軟鑞ペースト、およびＵＢM（アンダーバンプ金属化）上への軟鑞ペースト塗布、およびこの軟鑞を、パワーモジュール、ダイ接合、チップオンボード、システムインパッケージ（ＳｉＰ）、ウェハバンピング、またはＳＭＴ（表面実装技術）、とりわけラッカー塗りされる回路へ適用することに関する。
ＤＥ８４１０９７は、カルボン酸とアミンをウレイドに縮合させる、はんだ剤を開示している。ＤＥ８４１０９７によれば、カルボン酸とアミンが混合物の形で存在することが容認されている。しかしながら、それらは互いに化学結合し、例えばウレイドを形成することが狙いとされている。
ＤＥ４１１９０１２は、軟鑞粉末、カルボン酸と脂肪族アミンとの水溶性塩からなる結合剤とフラックスとの混合物、および溶剤からなる、水で洗い落とせるはんだペーストを記述している。
本発明の課題は、はんだ箇所の残渣形成を最小にすることである。
さらに「Ｗａｆｅｒ Ｂｕｍｐｉｎｇ：Ｉｓ ｔｈｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｒｅａｄｙ？」（Ｇｒｅｇ Ｒｅｅｄ、Ｒｅｅｄ Ｍｅｄｉａ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ、Ｇｕｒｎｅｅ、第３巻、２００４年１月１０日、Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）によれば、ボイドは通常望ましくないだけでなく、すべてのはんだ箇所の、最大のボイド形成を僅少に保つ要望がある。これに加えて本発明の課題は、最大のボイド形成を２０体積％未満、とりわけ１５体積％未満に低減することである。さらには可能な限り共平面のバンプを保証することも望ましいので、このことに関する課題も設定される。
本発明によれば、カルボン酸およびアミンが極性溶剤によりゲル化され、その際、アミンとカルボン酸との塩形成、または化学反応が抑制される。
本発明による溶液は独立クレームに記載されている。従属請求項は好適な実施形態を記載する。
本発明によれば、金属粉末、とりわけ軟鑞、およびゲルからなる、非樹脂系はんだペーストを提供し、その際本発明によるゲルは、金属粉末のリフローの際、金属表面上に残渣を残さない。本発明によるゲルは、カルボン酸、アミン、および溶剤からなる、貯蔵安定性の混合物に基づく。重要な適用は、パワーモジュール、ダイ接合、チップオンボード、ＳｉＰ（システムインパッケージ）、ウェハバンピングの際のとりわけＵＢＭ（アンダーバンプ金属化）、およびＳＭＴ（表面実装技術）上、とりわけラッカー塗りされる回路上への軟鑞ペーストの塗布である。非樹脂系軟鑞ペーストの適用の際、本発明によれば、電気的接続のはんだ付け後、保護ラッカーの塗布前に洗浄が不要になり、ＵＢＭに塗布されたはんだバンプにおける小孔の形成が２０体積％未満に低減される。
本発明によるゲル中には、カルボン酸とアミンが溶解している。このため主成分は、アミン、カルボン酸、および溶剤からなるゲル化された溶液である。カルボン酸成分は、少なくとも１のカルボン酸からなり、とりわけ異なるカルボン酸の混合物である。アミン成分は、少なくとも１のアミンからなり、とりわけ複数のアミンの混合物である。溶剤成分は少なくとも１の溶剤からなり、とりわけ有機溶剤混合物からなる。
カルボン酸とアミンとの反応を避けるため、低い温度、例えば室温が好適であり、成分を可能な限り素早く互いに混和する。従ってゲル化は副原子価、とりわけ水素架橋に基づいて行われる。溶液中もしくはゲル中には、さらなる物質、例えば増粘剤が分散されていてもよい。
こうして本発明により、軟鑞ペーストのはんだ付け後のフラックス残渣を回避することが可能になる。このことはとりわけ、残渣によるはんだ箇所を洗浄しなければならないはんだペーストの適用にとって、方法の著しい簡便化をもたらす。これまで洗浄コストはペーストのコストを完全に上回っていた。とりわけはんだプロセスにさらなるプロセスが続く方法が簡便化される。例えば付加的なボンディング、または針式テスタを用いた付加的な電気試験がより確実かつより簡便になる。ラッカー塗りされた回路については、これまで必要だったフラックス残渣とのラッカー適合性が省かれる。
本発明によれば、パワーモジュール、ダイ接合、ウェハバンピング、システムインパッケージ、ＤＲＡＭ（ダイナミックランダムアクセスメモリー）、自動車の分野における方法が簡便化され、質的に改善される。これに伴い、不良品が減少するか、または大きな洗浄コストが、ひいては洗浄剤の使用がなくなることによって、エコ収支も改善される。
本発明の範囲では、樹脂ベース、とりわけコロホニウムベースのペーストが、ＵＢＭ上への、とりわけドクターブレードを用いた塗布の際に、金属含有率の点で自身の組成をフラックスに変えることが認識され、その中に発明者らは、ボイド形成に関する高い標準偏差の少なくとも１の原因を見ており、３０体積％およびそれ以上の最大ボイドと、不均一な組成物との関連を推測する。さらには、無鉛軟鑞ペーストの固体含有率が９０質量％未満に限定されている。
溶液のバッチはウェハバンプの製造の際に、はんだ粉末をゲル中に分散することに合わせて調整する。ゲル中に分散された軟鑞粉末からなるペーストは、９０質量%を越える、とりわけ９１質量%を越える軟鑞粉末からなる。軟鑞粉末の、およびペーストの体積割合は、５５体積%を越える、とりわけ６０体積%を越える。
本発明によるフラックスの適用は、軟鑞に限定されない。ペーストに素早く加工可能なゲルは、他のペーストの製造にも適している。本発明によるフラックスはゲルまたは潤滑剤としても使用できる。
本発明によれば、１５０℃〜２５０℃の間の温度で除去することができる、貯蔵安定性のゲルが製造可能である。貯蔵安定性は、ゲルまたはゲルから製造されたペーストに、ゲルの製造と、ゲルの適用との間の簡単な取り扱いを可能にする。この際重要なのは、ゲル状態が一ヶ月以上なお維持されることである。好適には通常の貯蔵条件の間、ゲルの粘稠度は基本的に不変である。
ゲルの主成分は熱的に容易に除去できるカルボン酸、アミン、および溶剤である。これらの成分は１５０℃〜２５０℃の間で気化、または分解し、基本的には無残渣である。助剤を添加することができる。副次的な範囲で、レオロジーの調整のための添加剤が有利であることが実証されている。着色剤を好適にはｐｐｍ範囲で添加する。さらには、有利であることが実証された添加剤は分解促進剤、例えば過酸化物であるか、または活性剤、例えばハロゲン活性剤、とりわけ塩化アンモニウムである。
好適な実施において、
・ゲルは熱的に無残渣、またはほぼ無残渣に分解可能
・ゲルは靭性および粘着性の点で、例えばコロホニウムのような、樹脂に似ている
・溶剤はゲル状態を安定させる
・溶剤はカルボン酸とアミンの間の化学反応を抑制する
・極性溶剤は水素架橋を形成する
・極性溶剤はポリオール、例えばグリコール、またはグリセリンを含む
・カルボン酸が軟鑞粉末上の金属酸化物の、とりわけ酸化錫の溶解もしくは除去のために使用される
・活性剤が軟鑞粉末上の酸化金属の、とりわけ酸化錫の溶解もしくは除去のために使用される
・カルボン酸は容易に分解できる
・カルボン酸は、例えばクエン酸、アジピン酸、桂皮酸、およびベンジル酸のように、多官能性である
・カルボン酸が、２〜５０のC原子、および最大２の芳香環を有する
・アミンが第三級である
・アミンが６〜１００のC原子を有する
・カルボン酸の質量割合が、アミンの質量割合よりも高い
本発明によれば、非樹脂系はんだペーストが提供される。樹脂残渣は本発明によればこうして排除される。本発明によるはんだ粉末のための母材材料は、基本的に熱的に分解可能である。
ゲルは、その粘稠性の点で１〜５質量％の増粘剤により調整することができる。好適な増粘剤は同様に熱的に分解できる。増粘剤として、完全には分解できない鑞を使用する場合でもなお、残渣を１質量％未満に調整可能な、ほとんど無残渣なはんだペーストを提供することができる。増粘剤としては、ポリアミド、または非晶質の珪酸が適している。非晶質の珪酸ははんだ工程の際、はんだ箇所の表面で固定されずに堆積する。その際、不純物による痕跡が珪酸に付着したままになり、この珪酸により溶剤を使用せずに簡単に研磨除去される。
軟鑞ペーストへのゲルのさらなる加工のために、ほぼ同体積のゲル、および金属粉末を混合する。その際、特に微細粉体の金属粉末、および二つまたは複数の様態の金属粉末が、とりわけ付加的な増粘剤なしの適用のために有利であることが実証されている。本発明はつまり、金属粉末をゲルの製造に引き続いて直ちにゲル中に分散させることを可能にする。フラックスに金属粉末を導入する前の、これまでの一般的な待ち時間が省略される。
４０〜６０体積％のフラックス、および４０〜６０体積％の軟鑞粉末からなるはんだペーストが有利であることが実証されている。
本発明によるさらなる構成において、ゲルに着色剤が添加される。１０ｐｐｍ〜２００ｐｐｍのフタロシアニンを有するペーストが有利であることが実証されている。これは、フラックス中の、もしくはゲル中の０．１〜２‰のフタロシアニンに相当する。好適には、金属中で着色剤は不溶性であり、有機母材の不存在下で分解する。フタロシアニンはこれらの要求を充分満たす。蛍光着色剤も非常に適している。例えば１ｐｐｍの蛍光着色剤を用いて、ペースト中に残留するペーストの残渣を可視化できる。特に適しているのは、ゲル母材によって安定化され、安定化しなければ熱的に分解する、蛍光着色剤である。この方法で非常に僅少な残渣を示すことができる。こうして品質をコントロールできる一方、非常に僅少な残渣を適切に排除することも可能になる。１５０〜２５０℃の間の分解温度を有する、着色剤、もしくは蛍光顔料が有利であることが実証されている。
本発明はこれまではんだプロセス後、洗浄を必要としていたすべての適用に特に有益である。パワーモジュール、ダイ接合、またはチップオンボードの分野でのはんだペーストの適用が、際だって望ましい。この適用においては、機械的固定のための構成部材のはんだ付け後に、電気的接続のためのボンディングプロセスが続く。はんだペーストのリフロープロセスによってボンディング面に堆積する残渣は、ボンディングを不可能にするか、または少なくともかなり困難にする。従ってボンディングプロセスに重要なのは、フラックス残渣がボンディング面に存在しないことである。本発明によれば、先行する洗浄無しのボンディングプロセスが可能になる。
本発明によるゲルの、および相応する軟鑞ペーストのさらに重要な適用は、回路のラッカー塗りに関する。保護ラッカーは、周囲の影響に対する保護作用の他に、電気的絶縁を目的としている。これまで必要だった、ラッカーと残渣の適合性が、本発明による無残渣または低残渣のはんだペーストの場合は省かれる。
ＵＢＭ（アンダーバンプ金属化）への軟鑞ペーストの塗布のためには、軟鑞ペーストを基礎とするゲルは好適には極性溶剤成分、とりわけ水溶性溶剤、およびアミン成分またはカルボン酸成分ベースの増粘剤に基づく。
好適には軟鑞ペーストにおける助剤（ゲル化した溶剤）の割合は、５〜４０体積％である。このためには、グリセリン、グリコール、トリデカノール、テルピネオールなどの極性溶剤が有利であることが実証されている。多数のポリオールが、本発明による溶剤としての適用のための良好なキャリア特性、および高い粘度を理由として、本目的に溶剤として適している。さらに油脂製造から公知の、高い粘度、および良好なキャリア特性を有する極性溶剤が、同様に溶剤として本発明の目的に適用できる。その際溶剤のレオロジー特性は、異なる溶剤の混合によって調整することができる。しかしながら溶剤の粘度は樹脂の、例えばコロホニウムの粘度に比較して明らかに低く、その結果比較可能な金属粉末を有するペーストに関しては、樹脂フラックスを有するペーストに比べて粘度の低下がもたらされる。同一の粘度の場合は、樹脂フラックスを有するペーストに比べて、ペーストの軟鑞粉末割合が高められている。樹脂フラックスを有するペーストの場合、軟鑞粉末の割合は８７〜８８．５質量％であり、フォトレジストを有するウェハへの、９０質量％での塗布は、ペーストの粘度が高すぎるという点で失敗したであろう一方で、本発明によれば、９０質量％を越える、とりわけ９１質量％を越える軟鑞粉末割合は、フラックスが極性溶剤に基づくペーストによって、とりわけ極性溶剤によるゲル化によって達成される。
カルボン酸成分は、はんだ付けされる金属表面の酸化物被膜を溶解する機能を有する。従ってカルボン酸成分の金属酸化物溶解機能が、さらなるペースト成分の存在によって実質的に分解されないように注意しなければならない。とりわけアミン成分との、塩またはカルボン酸アミドへの反応は避けるべきである。アミン成分は活性化機能を有するが、この活性化機能が軟鑞ペーストの別の成分、とりわけカルボン酸成分との反応によって失わることがないように、注意しなければならない。
すべての公知の軟鑞粉末、例えば錫ベース、鉛ベース、ビスマスベース、インジウムベース、金ベースまたは銀ベースの軟鑞粉末が本発明により適用できる。
軟鑞粉末は好適には錫を、とりわけ５０質量％より多く、場合によっては９０質量％より多く含む。銀と銅は適切な合金構成要素である。古典的な錫−鉛はんだ、ならびに高鉛はんだも、同様に本発明により適用できる。
３８μｍ未満、とりわけ２５μｍ未満の粉末タイプが好適であり、これはＡＮＳＩ／Ｊ−ＳＴＤ−００５、またはＤＩＮ／ＥＮ６１１９０によるタイプ４、５、６、およびこれらより小さいものに相応する。
これに伴う適用溶液は、軟鑞ペーストで被覆されている多数のＵＢＭ中に存在し、その際軟鑞ペーストはUBMにつきそれぞれ６０〜９０体積％の軟鑞粉末、１０〜４０体積％の極性溶剤、０〜２０体積％の第三級アミン、および０〜２０体積％のカルボン酸を有する。好適な実施においては、
・軟鑞粉末が７０体積％を越える
・アミン成分の、およびカルボン酸成分の体積合計が１０〜２０体積％である
・極性溶剤が２０〜３０体積％である
とりわけ極性溶剤が、フラックスの、つまりペーストの基礎となっているゲルの主成分である。本発明によれば軟鑞ペーストの塗布によるボイド形成は、一方ではペーストにおける軟鑞粉末の体積割合が高いことによって、および多数のはんだだまり（Ｌｏｔ−Ｄｅｐｏｔｓ）を覆う塗布の際、とりわけUBM上への塗布の際、ペーストの組成がほぼ一定していることによって保証される。組成物の恒常性における均一性は、通常の作業条件下では基本的に、軟鑞ペーストのリフロー後、発生するボイドが最大２０体積％に限定される、好適には１５体積％に限定される、３シグマ、とりわけ４シグマの信頼区間において得られる。
良好なキャリア特性、および溶剤の高い粘度は、高い軟鑞粉末含有率を有するペーストの安定性に有利に効果を現すことが想定される。意外なことに、極性溶剤を用いてアミン成分とカルボン酸成分との間の反応が回避され、その結果本発明により適用可能な軟鑞ペーストは貯蔵安定性を有する。好適にははんだペーストはほんの僅かな、または最良にはそもそもアミンとカルボン酸との反応生成物を全く含まない。
さらに好適には、ペーストは軟鑞粉末が分散されているゲル、とりわけ低樹脂の、または非樹脂系のゲルからなる。ドクターブレードを用いた、ゲルをフラックスとして含有するペーストの分散の際、ペーストの組成物は樹脂系フラックスを含有するペーストと異なり、継続的に残留し、ペーストの均一な塗布の際、均一なはんだ粉末分散が多数のＵＢＭにわたって行われる。このことは特に共平面のバンプの作成を可能にし、大きなボイドの形成を低減する。
ＵＢＭは特にはんだを用いた、被覆のために予定されている、ウェハ表面上の金属製の連続していない接続面である。ウェハディスク上には多数のＵＢＭが配置されており、このことによりウェハディスクをチップに個別化した後ＵＢＭに配置されたはんだが、チップの規定の接続のために設けられている。ＵＢＭへの軟鑞ペースト塗布の好適な方法は、はんだペーストを印刷技術によって、とりわけドクターブレードを用いてフォトレジスト上に、またはステンシルによって塗布することである。さらなる方法は、適切なディスペンサー、例えば噴射技術におけるディスペンサーを用いた、ＵＢＭ上への軟鑞ペーストの非接触塗布である。
以下、本発明を実施例により、図面と関連づけて明らかにする。
図１は非常に僅少な残渣を着色剤によって可視化したはんだ箇所を示し、１ａは着色剤なし、１ｂはフタロシアニンあり、１ｃは蛍光着色剤なし、１ｄは蛍光着色剤あり、である。
図２は、図２ａにおいてパワーモジュールを、図２ｂ、および図２ｃにおいて付属のボンディング面の拡大断面図を示し、その際、図２ｃの比較例においてボンディング面が汚染されている。
図３はラッカー塗りされた回路を示す。
図４はチップが固定されるキャリアが拡大された、ダイ接合図を示す。
図５は接触端子の部分が拡大された、メモリーカードを示す。
図６は表１による、フォトレジスト間のＵＢＭ上に塗布された軟鑞ペーストをリフローした後のウェハのヒストグラムを示す。
図７は分散図としての、表１からの結果の別図である。
図８は箱髭図としての、表１からの結果の別図である。
図９〜１２までは表２および表３による、図６および図８に対する比較例を示す。
実施例１
容器内で６７質量％のトリデカノール、２０質量％の桂皮酸、１０質量％の第３級のＣ１６アミンフラクション、および３％の鑞を室温で、ゲルのような状態になるまで撹拌する。その後、ゲルをはんだ粉末とともにはんだペーストになるまで、慣用の方法でさらに加工する。はんだ粉末を用いた加工前に、ゲルはさらなる保持時間を必要としない。
実施例２
容器内で６７質量％のトリデカノール、２０質量％の桂皮酸、１０質量％の第３級のＣ１６アミンフラクション、および３％のリシンエステル、および０．０１％質量％のフタロシアニン（Ｈｏｓｔａｔｉｎｔ Ｇｒｕｅｎ ＧＧ ３０）を室温でゲルのような状態になるまで撹拌する。その後、ゲルをはんだ粉末とともにはんだペーストになるまで、慣用の方法でさらに加工する。はんだ粉末を用いた加工前に、ゲルはさらなる保持時間を必要としない。
実施例３
容器内で５３質量％のトリデカノール、１４質量％のテルピネオール、１０質量％の第３級のＣ１２アルキルアミンフラクション、２０質量％のセバシン酸、および３％のリシンエステルを室温でゲルのような状態になるまで撹拌する。その後、ゲルをはんだ粉末とともにはんだペーストになるまで、慣用の方法でさらに加工する。はんだ粉末を用いた加工前に、ゲルはさらなる保持時間を必要としない。
実施例４
容器内で６７質量％のグリセリン、７質量％の桂皮酸、１８質量％の第３級のＣ１８アルキルアミンフラクション、５質量％のアジピン酸、３％のリシンエステル、および１０ｐｐｍの蛍光着色剤（Ｄａｙｇｌｏ社の蛍光顔料 Ｚ−１７−Ｎ）を室温でゲルのような状態になるまで撹拌する。その後、ゲルをはんだ粉末とともにはんだペーストになるまで、慣用の方法でさらに加工する。はんだ粉末を用いた加工前に、ゲルはさらなる持続時間を必要としない。
実施例５
容器内で２５．５質量％のトリデカノール、２５質量％のテルピネオール、１０質量％の第３級のアルキルアミン（Ｃ１８フラクション）、３０質量％のセバシン酸、８質量％のベンジル酸、および１．５質量％のアジピン酸を室温でゲルのような状態になるまで撹拌する。その後、ゲルはさらなる待機時間無しで、５〜１５μｍの粒径範囲を有する、９０．５質量％のはんだ粉末Ｓｎ６３Ｐｂ３７とともにはんだペーストになるまで、慣用の方法でさらに加工する。総ペースト製造は２０分以内で行われる。この方法でさらなる増粘剤を含まない、優れたペーストを獲得することができる。残渣は確認することができず、少なくとも０．１質量％未満である。
実施例６
容器内で３７．５質量％のトリデカノール、２８質量％のテルピネオール、１０質量％の２−エチル−４−メチルイミダゾール、１５質量％のセバシン酸、８質量％のベンジル酸、および１．５質量％のアジピン酸を室温でゲルのような状態になるまで撹拌する。この方法でさらなる増粘剤を含まない、優れたゲル形成を達成することができる。その後、ゲルをはんだ粉末とともにはんだペーストになるまで、慣用の方法でさらに加工する。はんだ粉末を用いた加工前に、ゲルはさらなる保持時間を必要とせず、２０分以内ですぐに使用できる状態に製造されていた。そのリフロー工程後に残渣を確認することができず、少なくとも０．１質量％未満である。
図１ａと１ｃは、導体板２上に配置されたはんだ箇所３の残渣１を示す。図１ｂと１ｄは、残渣内のみで安定している着色剤１８で着色したフラックスのはんだ箇所を示す。実施例１〜６により製造されたゲルは、その都度同体積のはんだ粉末とともにはんだペーストになるまで混合した。はんだペーストの規定の適用によれば、残渣１はその都度１質量％未満である。実施例２によるペーストの残渣１は図１ｂに図示されている。実施例４によるペーストの残渣１は図１ｄに図示されている。図１ｄには、はんだ箇所の図が抽象化されており、ＵＶ適用４によって、図１ｃに比べてよりわかりやすく図示された蛍光５が誘導される。このことは極めて僅少な残渣１の自動的な検出を可能にする。ボンディング作業者は、ボンディングワイヤが清潔な表面上にのみ配置され、かつボンディングされるように制御することができる。
図２ａは、セラミック導体板７上に複数のダイ６がボンディングワイヤ８を介してボンディング面９と接続されている、パワーモジュールを示す。図２ｂはパワーモジュールの拡大ボンディング面を示し、規定の適用において実施例１〜５により製造されたペーストは、構成部材の固定の際、はんだペーストからなる残渣１によって汚染されることはなく（図２ｃ）、このことは図２ｃによる、公知のはんだペーストにもあてはまる。これにより固定後の構成部材は、ボンディング面の洗浄が行われることなくボンディングされる。なぜならば、本発明によればはんだペースト残留物が回避され、従ってボンディング面は本発明によれば汚染されることがないからである。
図３はラッカー塗りされた回路を示す。
図３ａは、はんだ付けされた構成要素が拡大されており、はんだ付けされた構成要素の領域において残渣が認められない、本発明による回路を示す。
図３ｂは、ＳＭＤ構成部材１０が拡大されており、構成部材１０の間に存在するラッカー塗り１２が従来技術のはんだ残渣に起因する亀裂１４を有する、ラッカー塗布された回路を示す。
図４は、はんだ箇所の位置が矢印によって示されている、ダイ６（非パッケージ活性電気構成要素）の下部にあるはんだ箇所３を示す。はんだ箇所３はフラックス残渣１によって汚染され、ボンディングの目的のためにまず洗浄しなければならない。本発明によるペーストの使用により、汚染は基本的に排除することができ、その結果洗浄が不要になる。このことは方法の著しい簡便化を可能にする。従来洗浄のために発生していた費用は、はんだペーストに費やされるより高いコストを引き起こす。
図５は、メモリーモジュール１６の接触端子１５からなる接触面１７の拡大図を示す。基板上に構成部材をはんだ付けする際、フラックスは端子１５にまで飛散し、接触面１７を汚染する。このことは、モジュールをメインボード（Ｍａｉｎ Ｂｏａｒｄ）に挿入する際の不十分な接触につながる。本発明によれば、フラックス飛散の際にも残渣は接触部上で確認されない。と言うのも、本発明によるフラックスはほとんど残渣を残さずに分解するからである。これにより、メモリーモジュールの製造の際の効率が著しく改善される。
非樹脂系かつ無鉛の軟鑞ペーストを製造するために、１のゲルをフラックスとして用意する。ゲルの製造のため、５３質量％のトリデカノール、１４質量％のテルピネオール、１０質量％の第３級のＣ１２アルキルアミンフラクション、２０質量％のセバシン酸、および３％のリシンエステルを室温でゲルのような状態になるまで撹拌する。このゲルを８．５：９１．５の質量比で、５級タイプ（１５〜２５μｍ）（ＳＡ4Ｃ0.5）錫−銀−銅−の軟鑞粉末（９５．５質量％の錫、４質量％の銀、０．５質量％の銅）と混合する。
そのような組成を有するペーストを、フォトレジストを有するウェハに、硬質ゴムからなるドクターブレードを用いて、ウェハのＵＢＭ上に塗布した。別法としてはステンシルまたはスクリーンを用いた、ウェハのＵＢＭ上への塗布が適している。ＵＢＭ上へ塗布した軟鑞ペーストのリフロー後、ウェハをバンプの小孔形成（ボイド）の、およびバンプ高に関する共平面性の観点から分析した。ボイド分析の測定結果は表１にまとめられている。ウェハを九つの範囲に３８０バンプごとに分割し、評価した。最大のボイドは１３．６体積％であり、つまり明らかに１５体積％未満だった。最大標準偏差は２．５４であり、このことは明らかに５体積％未満の平均値を有するボイドの均一な形成を根拠づけている。局限分布は統計的確率に基づき２０体積％を越えるボイドを実質的に除外し、殊に３０体積％を越えるボイドを除外する。比較のために通常のペーストを用いて、すなわちコロホニウムに基づくフラックス、および８９質量％の軟鑞ペーストを用いてウェハを製造した。こうして得られた結果は表２から読み取ることができる。図９および１０はこの結果を視覚化している。ペーストで９０質量％の軟鑞割合を有する塗布はペーストの粘度が高すぎるので、ドクターブレードを使用してフォトレジスト上に塗布することがもはや不可能であった。さらなる比較例において、コロホニウムに基づくフラックスを有するペーストの軟鑞割合は、８８質量％であった。対応する結果は表３にまとめられている。図１１および図１２はこの結果を視覚化している。
図６、９、および１１は、１体積％の幅域を有するボイドクラスの出現頻度を示す。図１および図６に記載の本発明による塗布は、クラス２〜３、および３〜４体積％の周辺でまとまった最大値を示し、これに対してクラス５〜６、または６〜７、および殊に７〜８体積％に関する最大値は、激しい低下を表す。１０体積％を越える割合は、既に極めて僅少であり、１５体積％未満に限定されている。これとは逆に図９による比較例は、クラス０〜１、および１〜２体積％のボイドについて最大値を示し、ボイドクラス３〜４体積％からは確かに小さい値に低下するが、クラス２８〜２９の体積％まではなお僅かに低下する。最も問題なのは、３０体積％を越えるクラス中でなお存在するボイドである。第二の比較例は図１１において、図９における第一の比較例のような類似の比較を示す。
図７からの分散図（スキャッタプロット）は、その都度３８０の測定点ごとの集積による表１からの、本発明による結果を明示している。６〜１０の体積％のボイド形成がはっきりとまばらになっており、１０〜１５体積％の間の個別的な逸脱が現れているのみである。このことは、本発明により１５体積％を越えるボイドが実質的に排除され、殊に２０体積％を越えるボイドは考慮されず、２５体積％を越えるボイドはもうまったく考慮されないことを示している。
図８、１０、および１２による箱髭図には、ボイドの間隔が線によって測定グループごとに図示されている。交点は平均値を示す。くびれ部分は中位数を、すなわち測定値の中央の値を示す。横帯は双方の測定値方向における、中位数の標準偏差シグマを示す。
着色剤なしのはんだ箇所を示す。 フタロシアニンありのはんだ箇所を示す。 蛍光着色剤なしのはんだ箇所を示す。 蛍光着色剤ありのはんだ箇所を示す。 パワーモジュールを示す。 ボンディング面の拡大図を示す。 汚染されたボンディング面の拡大図を示す。 ラッカー塗りされた回路を示す。 ラッカー塗りされた回路を示す。 チップが固定されるキャリアを拡大した、ダイ接合図を示す。 接触端子の部分が拡大された、メモリーカードを示す。 表１による、フォトレジスト間のＵＢＭに塗布された軟鑞ペーストをリフローした後のウェハのヒストグラムを示す。 分散図としての、表１からの結果の別図である。 箱髭図としての、表１からの結果の別図である。 表２および表３による、図６および図８に対する比較例を示す。 表２および表３による、図６および図８に対する比較例を示す。 表２および表３による、図６および図８に対する比較例を示す。 表２および表３による、図６および図８に対する比較例を示す。
符号の説明
１ （フラックス）残渣、 ２ 導体板（キャリア）、 ３ はんだ箇所、 ４ 紫外線光、 ５ 蛍光放射、 ６ ダイ、 ７ セラミック、 ８ ボンディングワイヤ、 ９ 汚染されたボンディング面、 １０ ＳＭＤ構成部材、 １２ ラッカー表面、 １４ ラッカー内亀裂、 １５ 接触端子、 １６ メモリーモジュール、 １７ 接触面、 １８ （蛍光）着色剤

Claims (10)

  1. 主成分として１のカルボン酸成分、１のアミン成分、および１の溶剤を含有する、貯蔵安定性のゲルであって、前記カルボン酸成分が、１のカルボン酸または１のカルボン酸混合物からなる、熱的に容易に除去可能な物質であり、前記アミン成分が、１の第３級アミン、または１の第三級アミン混合物からなる、１の熱的に容易に除去可能な物質からなり、かつ前記溶剤成分が１の極性溶剤、または１の極性溶剤混合物である、主成分として１のカルボン酸成分、１のアミン成分、および１の溶剤を含有する、貯蔵安定性のゲル。
  2. 前記溶剤成分が水素架橋形成剤を有することを特徴とする、請求項１に記載のゲル。
  3. ゲルの製造方法において、１のカルボン酸成分、１のアミン成分、および１の溶剤成分をともにゲル化し、その際前記カルボン酸成分が、１のカルボン酸または１のカルボン酸混合物からなる、熱的に容易に除去可能な物質であり、前記アミン成分が、１の第三級アミン、または１の第三級アミン混合物からなる、熱的に容易に除去可能な物質であり、かつ前記溶剤成分が１の極性溶剤、または１の極性溶剤混合物であることを特徴とする、ゲルの製造方法。
  4. ペーストの製造方法において、請求項１から３までのいずれか１項に記載のゲルが、固体粉末により分散されていることを特徴とする、ペーストの製造方法。
  5. 軟鑞粉末がゲル中に、とりわけ請求項１から３までのいずれか１項に記載のゲル中に分散されるはんだペーストにおいて、前記ゲルが基本的に１のカルボン酸成分、および１のアミン成分を含有し、前記両成分が極性溶剤中にゲル化されていることを特徴とする、軟鑞粉末がゲル中に、とりわけ請求項１から３までのいずれか１項に記載のゲル中に分散されるはんだペースト。
  6. 前記はんだペーストが、着色剤を有する、とりわけ１質量％未満で有することを特徴とする、請求項５に記載のはんだペースト。
  7. 構成部材のはんだ付けの、およびそれに引き続くボンディングの方法において、はんだペーストを構成部材の固定のためにリフローし、構成部材を表面活性物質または塩基性物質によるボンディング面のさらなる洗浄無しで、その後ボンディングすることを特徴とする、構成部材のはんだ付けの、およびそれに引き続くボンディングの方法。
  8. パワーモジュール、ダイ接合、チップオンボード、システムインパッケージ（ＳｉＰ）、ウェハバンピングのための、とりわけＵＢＭ（アンダーバンプ金属化）、またはＳＭＴ（表面実装技術）上、とりわけラッカー塗りされた回路への、軟鑞ペーストの塗布のための、請求項４から６までのいずれか１項に記載のはんだペーストの使用。
  9. はんだ付け後にフラックス残留物除去のための後処理をすることなく、ポリマーを用いて被覆される、とりわけ１の保護ラッカーが設けられる、とりわけ請求項４から６までのいずれか１項に記載の、電気的接続の構築のための非樹脂系はんだペーストの使用。
  10. ウェハ上でのはんだバンプ構築のための、とりわけ請求項４から６までのいずれか１項に記載の非樹脂系はんだペーストの使用において、小孔の形成が、非樹脂系はんだペーストによるバンプ体積の２０体積％未満で達成されることを特徴とする、ウェハ上でのはんだバンプ構築のための、とりわけ請求項４から６までのいずれか１項に記載の非樹脂系はんだペーストの使用。
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