JP2014138019A - はんだバンプの製造方法とそれに用いる転写シートないし剥離シート - Google Patents

Abstract

【課題】粘着剤を使用しないで、所望の厚さを有するはんだ粉末層を転写でき、電極破壊及び糊残りが発生しないはんだバンプの製造方法を提供する。
【解決手段】
はんだバンプの製造方法は、はんだ粉末に対して親和性を有する金属表面を持つ基材と、電極部を有するワークと、の間に、はんだ粉末層を挟持する中間構造を作成し、前記ワークから前記基材を剥離して、不要なはんだ粉末層を前記基材と共に剥離し、前記ワークの電極部上にはんだバンプを残す、はんだバンプの製造方法であって、前記はんだ粉末層ははんだ粒子間を結合している仮止め成分を含む。
【選択図】図２−２

Description

本発明は、電子部品の電極部等のはんだバンプ形成対象部に、はんだバンプを形成するはんだバンプの製造方法とそれに用いる転写シートまたは剥離シートに関する。

エレクトロニクス部品の小型化と高機能化への追求は絶えることなく続けられている。最先端の基板では電極部が当然微細化するため、電極部へ高精度なはんだバンプを予め形成するプリコートが多々実施されている。

はんだバンプを形成する方法として、例えば開口パターンを有するスクリーンから対象物（ワーク）上にソルダペーストを押し出して印刷するスクリーン印刷法、はんだボールをワークの電極上に機械的に搬送、搭載し、溶融するボール搭載法、ワークの所定領域にメッキ下地層を配置し、その上に電解メッキ等によりはんだ層をめっきするめっき法等がある。

他の方法として、ワークの電極部に、はんだ粉末層を有する転写シートからはんだ粉末層を転写する転写法がある。例えば、支持体の上にアクリル系樹脂等の粘着層を配置し、はんだ粉末層を粘着層に粘着させて支持した転写シートが知られている（例えば、特許文献１）。転写シートから対向した電極部にのみはんだ粉末層を転写できれば、転写シートと電極部との間には特に位置合わせを必要とせずに、電極部上にはんだ粉末層を配置できる。

粘着層に高い粘着力を有するアクリル系樹脂を用いると、ワークと転写シートとを加圧下で加熱後、転写シートを剥がす際の剥離抵抗が大きく、電極破壊が起こりやすい。また、高い粘着力を有する粘着層の一部がワークに残る「糊残り」現象が発生する可能性がある。

粘着力が低い粘着層を用いると、剥離抵抗が低いために電極破壊が起こり難く、糊残りの発生も抑制することができる。しかし、はんだ粉末層の保持力が弱くなり、転写時に非電極部にもはんだ粉末層を転写してしまう可能性が高い。リフロー後にワークの高さバラツキや電極部間のブリッジ発生を招き易い。粘着力が弱い転写シートでは高さバラツキやブリッジの発生を抑制することが難しい。これらはバンプにとって致命的な欠陥となる。このため、粘着層は、粘着力の高い粘着剤で形成していた。

粘着力が高い粘着剤を用いると、電極破壊の他に糊残りの発生が避け難い。糊残りを洗浄除去することは極めて困難である。一般的に粘着剤は凝集力を高めるために製造過程で分子間が架橋される。架橋した粘着剤は溶剤に溶け難い。このため糊残りを洗浄により除去することは容易ではない。以下、糊残りを含め、ワーク上に残るはんだ粉末以外の異物を残渣と呼ぶ。

ＷＯ２００６／０６７８２７公報

粘着剤を用いずに、ワークと基材との間にはんだ粉末層を支持し、基材と不要なはんだ粉末層を除去して、ワークの電極部上にはんだバンプを残し、残渣と電極破壊の発生を抑制できる、はんだバンプの製造方法を提供することが望まれる。

好ましくは、はんだ粉末の利用効率が高く、十分なバンプ高さが得られるはんだバンプの製造方法を提供することが望まれる。

このようなはんだバンプの製造方法に用いるのに適した転写シートないしは剥離シートを提供することが望まれる。

実施例の１観点によれば、
はんだ粉末に対して親和性を有する金属表面を持つ基材と、電極部を有するワークと、の間に、はんだ粉末層を挟持する中間構造を作成し、
前記ワークから前記基材を剥離して、不要なはんだ粉末層を前記基材と共に剥離し、前記ワークの電極部上にはんだバンプを残す、
はんだバンプの製造方法であって、前記はんだ粉末層ははんだ粒子間を結合している仮止め成分を含む、はんだバンプの製造方法
が提供される。

実施例の他の観点によれば、
はんだ粉末に対して親和性を有する金属表面を持つ基材と、
前記基材上に配置されたはんだ粉末層と、
前記はんだ粉末層のはんだ粒子間を結合している仮止め成分と、
を有する転写シート
が提供される。

実施例の他の観点によれば、
はんだ粉末に対して親和性を有する金属表面を持つ基材と、
を有する剥離シートが提供される。

例えば、前記金属表面は電解エッチングしたアルミニウム箔、またはキレート処理した銅層によって提供される。

図１Ａ、１Ｂは、はんだ粉末分散液を作成するプロセスを概略的に示す概念図であり、図１Ｃは電解エッチングしたアルミニウム箔の断面構造を示す概略断面図である。 、及び 図２Ａ〜２Ｆは、実施例１によるはんだバンプの製造方法の主要工程を示す概略断面図であって、図２Ａ〜２Ｃは、転写シートを作成するプロセスを示し、図２Ｄはワークの表面構造を示し、図２Ｅ、２Ｆはワークと転写シートを結合した中間構造形成工程から不要なはんだ粉末層を除去するはんだバンプ形成工程を示す。 図３Ａ〜３Ｄは、実施例２によるはんだバンプの製造方法の主要工程を示す概略断面図であって、図３Ａは剥離シート形成工程を示し、図３Ｂワーク上のはんだ粉末層塗布工程を示し、図３Ｃ、３Ｄはワーク上に剥離シートを結合した中間構造形成工程から不要なはんだ粉末層を除去するはんだバンプ形成工程を示す。 図４Ａ、４Ｂは、実施例３によるはんだバンプ形成工程を示す概略断面図である。

７ シリコーンゴム、
８ ポリエステルフィルム
１０ 転写シート、
１１ 基材シート、
１２ 粘着層、
１３ 電解エッチングしたアルミニウム箔、
１４ はんだ粉末層、
２０ ワーク、
２１ 下地、
２５ 電極、
２６ Ｎｉ層、
２７ Ａｕ層、
２８ ソルダレジスト層、
３０ 剥離シート、
４０ ワーク。

本発明者らは、粘着剤を用いないではんだ粉末を基材上に適切に保持でき、対象物上にはんだ粉末層を転写できる転写シートを研究してきた。

何も処理を行っていない平坦な表面を有するアルミニウム層の上に、はんだ粉末を溶媒中に分散させた分散液をスクリーン印刷し、乾燥させると、一応はんだ粉末層を形成できる。但し、形状維持能力が乏しく、動かそうとすると崩れてしまう。ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）層上にはんだ粉末層を形成する場合も同様である。

基材上にはんだ粉末層を支持し、対象物にはんだ粉末層を転写できる転写シートを実現するためには、はんだ粉末層を支持できる基材と共に、はんだ粉末間を結合支持できる何らかの仮止め成分が必要であろうと判断した。仮止め成分は、転写シート製造工程から転写工程までの間はんだ粉末層を結合支持（仮止め）できる機能を有する成分と規定できる。

アクリル系、ポリエステル系、エポキシ系、ナイロン系、ゴム系などの樹脂類を溶媒と共に使用すると、加熱・加圧によって溶融し、はんだ粉末表面に回りこむ。樹脂類と一緒にはんだ粉末が非電極部にも転写し、ブリッジ発生及び高さバラツキを生じる。樹脂類はワークへの転写時の加熱とその後のリフローで熱分解するものが多く、その後の洗浄でも除去しきれない残渣となり易い。

仮止め成分は、はんだ粉末表面に塗布でき、はんだ粉末間を結合する粘性を有する液相材料で、転写シートにおいては、はんだ粉末間を結合支持する機能を有するが、転写後は、残渣を残すことなく除去できるものとする。洗浄によって除去できる材料も含めるが、より好ましくは加熱により除去できる材料である。はんだ粉末層の形成方法に応じて、はんだ粉末分散液の好ましい粘度は異なる。仮止め成分は高い粘度を有し、溶媒に溶融することで、適度な粘度まで粘度を調整できることが好ましい。

種々の粘性液を調べた結果、テルペン系アルコール溶剤、商品名「テルソルブMTPH」（日本テルペン化学株式会社製）が極めて好適な特性を有することが判明した。はんだ粉末と、溶媒と、仮止め成分とを混合し、はんだ粉末分散液として用いる。

溶媒ないし溶剤は、仮止め成分と相溶性のあるものを選ぶ。例えばスクリーン印刷分野で使用されるケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、炭化水素系溶剤など一般的なものから選択できる。ケトン系溶剤の例はメチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、アセトン等である。エーテル系溶剤の例はブチルセロソルブ等である。エステル系溶剤の例はブチルセロソルブアセテート、酢酸エチル等である。炭化水素系溶剤の例はミネラルスピリット等である。分散液中の溶剤割合は分散液の塗布手段により適宜変化できる。メッシュスクリーンから印刷する場合では1重量%から10重量%の範囲で使用されるのが好ましいが、この範囲には限定されない。

はんだ粉末間を仮止め、結合できても、下地基材表面との間に結合力がないとはんだ粉末層を維持することは困難である。はんだ粉末層と結合力を発揮できる下地表面が望ましい。

電解コンデンサ用にアルミニウム層表面を電解エッチングし、溝を形成して表面積を増大したアルミニウム箔が知られている。例えば、アルミニウム箔の両面から厚さの約１／３の深さの溝が形成され、中央にエッチングされていない厚さ約１／３のコアが残るアルミニウム箔が入手可能である。

このような立体的表面構造を有する金属層の上に、はんだ分散液を塗布してはんだ粉末層を形成し、乾燥加熱して液相成分を適度に減少させ、はんだ粉末を圧接、加熱することにより、金属表面構造とはんだ粉末層とを密着させることが可能であろう。

実施例１
図１（Ａ）に示すように、以下の３成分を秤量した。
（Ａ） Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ組成、平均粒径約４μmのはんだ粉末１００重量部、
（Ｂ） はんだ分散液を作成するための溶剤として、メチルイソブチルケトン3部、
（Ｃ） 仮止め成分として常温での粘度１０００Pa・Sであるイソボニルシクロヘキサノール縮合物を主成分としたテルペン系アルコール溶剤、商品名「テルソルブMTPH」日本テルペン化学株式会社製８部。

図１（Ｂ）に示すように、３成分Ａ，Ｂ，Ｃを混合し、はんだ粉末分散液Ｄを作成した。以下の実施例、比較例において、このはんだ粉末分散液を使用する。

図１Ｃは、電解エッチングしたアルミニウム箔の構造を示す断面図である。アルミニウム箔１３の両面から多数のエッチングホールが形成され、一部のエッチングホールはアルミニウム箔を貫通している。さらにアルミニウム箔の両面は凹凸を有する。本実施例においては、厚さ１５μｍの電解エッチングしたアルミニウム箔を用いた。

図２Ａに示すように、ポリエステルフィルム等の基材シート１１の上に粘着層１２を介して、電解エッチングしたアルミニウム箔１３を支持する。アルミニウム箔１３の上に、２３０メッシュのスクリーンを用い、はんだ粉末分散液Ｄを塗布した。

図２Ｂに示すように、塗布後１２０℃で、１０分間加熱処理し、溶媒を蒸発させ、分散液Ｄを乾燥した。アルミニウム箔１３上に膜厚約４０μmのはんだ粉末層１４を得た。平均粒径４μｍのはんだ粉末を用いた、厚さ４０μｍのはんだ粉末層は、当然多層のはんだ粉末を含み、多層の形状を維持するために、上述の仮止め成分が機能していると考えられる。このような、基材シート１１上方にはんだ粉末層１４を有する構造体を転写シート１０と呼ぶ。

図２Ｃに示すように、転写シート１０を５０ｍｍ四方にカットし、はんだ粉末層１４塗布面を上にして１０ｍｍ厚さのシリコーンゴム７上に置き、はんだ粉末層１４上に同サイズで３８μm厚さのポリエステルフィルム８を置いて加圧、加熱した。はんだ粉末の融点以下の温度２００℃、加圧力１０MPaで１分間加圧、加熱処理を行なった。ポリエステルフィルムを剥し、得られたはんだ粉末層１４の厚みは約３０μmであった。はんだ粉末層の厚さが４０μｍから３０μｍに減少したことは、はんだ粉末が若干変形し、相互の接触面積を増加させたことを示唆するとも考えられる。

図２Ｄは、ワーク２０の構造を示す概略断面図である。電極などの下地金属表面上にはんだバンプを形成する対象部材をワークと呼ぶ。下地２１は、印刷回路基板の場合は多層配線を含むエポキシ基板等であるが、以下に述べる実験においては、厚さ１ｍｍのエポキシ基板を用い、簡略化した電極構成とした。下地２１上に配列した電極２５は、厚さ３μｍのＮｉ（ニッケル）層２６の上に厚さ０．０５μｍのＡｕ（金）層２７を積層した構成を有する。

各電極２５は、径約８０μｍの平面形状を有する。電極２５は、１５０μｍピッチで、５１列、５１行の格子状に（約７．５ｍｍ平方の電極配置領域に）配列した。電極２５が配置されない、下地２１の表面にはソルダレジスト層２８を塗布した。ソルダレジスト層２８表面は、電極２５表面から上方に約１５μｍ突出している。電極配置領域を中心に、約１５ｍｍ四方にワーク２０を切り出した。ワーク２０の電極配置に合わせて、転写シート１０も１５ｍｍ四方にカットした。

図２Ｅに示すように、転写シート１０を裏返して、ワーク２０の電極２５上に転写シート１０のはんだ粉末面１４を対向させ、加圧、加熱する転写工程を行った。転写条件は転写シート側の温度を２１０℃（はんだ粉末の融点以下の温度）とし、加圧力１０MPaで、１分間行った。冷却後、転写シート１０を剥がした。

図２Ｆに示すように、電極２５にはんだ粉末層１４が転写された。転写の生じた領域では、アルミニウム箔１３上の全はんだ粉末が転写されたと考えられる。レジスト層２８上には転写が起こらず、対応する領域ではアルミニウム箔１３上に全はんだ粉末層１４が残った。良好な転写性能が得られたと考えられる。

その後、千住金属工業株式会社製水溶性フラックス（商品番号WF-2050）を筆により全面に塗布し、リフロー炉を通し、酸素濃度1000ppmの窒素雰囲気中でリフローを行なった。その後、４０℃の洗浄液（商品名「パインアルファ」）中で２８KHzの超音波洗浄を1分間行なった。良好なはんだバンプを形成できた。

実施例１の結果によれば、はんだ粉末層に対して親和性を有する金属表面として用いた、電解エッチングして表面に立体構造を形成したアルミニウム箔と、仮止め成分として用いたイソボニルシクロヘキサノール縮合物を主成分としたテルペン系アルコール溶剤とは、きわめて優れた性能を示すことが判明した。

実施例１において、図２Ｅの工程においては、ワーク２０の電極２５及びソルダレジスト層２８と転写シート１０のアルミニウム箔１３との間に、はんだ粉末層１４が挟まれた構成が形成されている。この状態からアルミニウム箔１３を剥離すると、ソルダレジスト層２８上のはんだ粉末層１４はアルミニウム箔１３と共に剥離され、ワーク２０の電極２５上にはんだバンプが形成される。図２Ｅの構成が実現できれば、はんだバンプを作成できると考えられる。図２Ｅに示す中間構成を異なる工程で作成することが考えられる。

実施例２
図３Ａに示すように、基材シート１１の上に粘着層１２を介して、電解エッチングしたアルミニウム箔１３を支持して剥離シート３０を作成する。ここまでは、転写シート１０の作成工程と同様である。但し、アルミニウム箔１３上にはんだ粉末層１４は塗布しない。

図３Ｂに示すように、下地２１上に、厚さ３μｍのＮｉ（ニッケル）層２６と厚さ０．０５μｍのＡｕ（金）層２７を積層した電極２５と電極２５以外の表面を覆うソルダレジスト層２８を有するワーク４０を作成する。このワーク４０上にはんだ粉末層１４を例えばへら等を用いて塗布する。ソルダペーストを塗布できる他の用具を用いることもできる。

図３Ｃに示すように、剥離シート３０を裏返して、アルミニウム箔１３をはんだ粉末層１４と対向させ、圧着する。加熱、加圧することにより、図２Ｅ同様の構成が実現される。その後剥離シート３０をワーク４０から剥離する。

図３Ｄが剥離工程を示す。図２Ｆと同様の工程となる。この実施例によっても、ワークの電極上にはんだ粉末層を形成することができた。

上述の実施例においては、電解エッチングしたアルミニウム表面をはんだ粉末層を支持する基材表面とした。他の表面構造を有する金属表面を基材表面とすることもできるであろう。例えば、電解エッチングの代わりに、研磨を用いることも可能であろう。砂かけ（サンドブラスト）した鉄表面を基材表面とする可能性も考えられる。これらは、物理的な凹凸を有する金属表面が、はんだ粉末を保持する機能を有する場合と考えられる。

銅、錫、ニッケル、金などの金属、およびこれ等の金属を含有した合金類は、はんだ粉末の主成分である錫と金属間化合物を形成する。上述の実施例において、ワークの電極表面はＡｕで形成されていた。はんだ粉末がワークの電極上に付着したことははんだ粉末と電極とが金属間化合物を形成したと考えられる。

実施例３
転写シートの金属表面形成用部材１３としてＣｕ（銅）を用いる。Ｃｕは、はんだ主成分となるＳｎ（錫）と金属間化合物を形成できる性質を有する。

図４Ａに示すように、転写シート１０において、基材シート１１上に粘着層１２を介して、銅箔１３ａを配置する。例として厚さ１８μmの平坦表面を有する銅箔を使用する。実施例１と同じはんだ粉末分散液を用いて、同様のスクリーン印刷、乾燥、加圧、加熱を行い、銅箔上に約３０μmのはんだ粉末層１４を形成した転写シート１０を形成した。ワーク２０としては、図２Ｄに示す、実施例１と同じもの、を用いた。転写条件も実施例１と同じとした。転写後、転写シート１０をワーク２０から剥がした。その後、実施例１と同様にフラックス塗布、リフロー、洗浄を行った。

図４Ｂに示すように、転写シート１０をワーク２０から剥がすと、ワーク２０の電極２５（金表面）上にはんだ粉末層１４が転写された。はんだ粉末層１４の転写は行われている。

実施例１で用いた電解エッチングしたアルミニウム表面のような、はんだ粉末を保持する立体的表面構造を有する金属表面と、実施例３で用いた（実施例１にも含まれる）はんだ粉末と金属間化合物を形成できる金属表面を、合わせて「はんだ粉末に対して親和性を有する」と定義する。

実施例３においては、転写シート１０の銅箔１３上にも、はんだ粉末１４が残っていた。転写シートとして利用可能であるが、はんだ粉末の利用効率が悪い。転写したはんだ粉末層の厚さが減少するので、リフロー後に得られるはんだバンプの高さも低くなる。転写領域においては、はんだ粉末層の全厚さを転写できることがさらに望まれる。

はんだ粉末層が、転写シートの金属（銅）表面上と、ワークの電極（金）表面上とに分かれるのは、はんだ粉末間の結合力より、はんだ粉末と（転写シートの金属表面及びワークの電極の金属表面を含む）金属表面との間の金属間化合物の結合力の方が強いからであろう。［電極の金属表面とはんだ粉末との間の結合力］≒［転写シートの金属表面とはんだ粉末との間の結合力］＞「はんだ粉末間の結合力］と考えられる。転写シートの金属表面とはんだ粉末層との間の結合力を、はんだ粉末間の結合力よりも弱くできれば、即ち［電極の金属表面とはんだ粉末との間の結合力］＞「はんだ粉末間の結合力］＞［転写シートの金属表面とはんだ粉末との間の結合力］とできれば、転写シート上にはんだ粉末が残らないようにできる可能性があろう。

実施例１においては、はんだ粉末層はその全厚さがワークの電極表面に転写された。即ち、［電極の金属表面とはんだ粉末との間の結合力］＞「はんだ粉末間の結合力］＞［転写シートの金属表面とはんだ粉末との間の結合力］の関係が成立していると考えられる。ワーク２０の電極表面は金であるので、金属間化合物を形成すると考えられる。すると、電界エッチングしたアルミニウム表面とはんだ粉末との結合力は、金属間化合物とはんだ粉末の結合力より弱いはんだ粉末間の結合力よりもさらに弱いことになろう。

転写シートの金属表面のはんだ粉末に対する結合力を弱めることができれば、はんだ粉末層の全厚さを転写できよう。金属間化合物の結合力を弱める手段として、金属表面のキレート化がある。銅表面をキレート化することが考えられる。銅とキレート反応によって皮膜を形成する材料で銅を表面処理した後に、はんだ粉末分散液を塗布乾燥し、必要があれば加熱、加圧を経て得られた転写シートを用いることができる。

実施例４
転写シート１０の金属表面形成部材として、実施例３と同様な厚さ１８μmの銅箔を用い、銅表面をアルキルイミダゾール系銅表面処理剤（四国化成工業株式会社製、商品名「グリコートT」）溶液中に４０℃で５分浸漬し、銅表面にアルキルイミダゾール系キレート膜を厚さ約０．５μm形成した。この処理をキレート処理と呼ぶ。

図４Ａを参照すると、キレート処理した銅箔１３ａ表面上にはんだ粉末層１４を形成する。第１の実施例同様、はんだ粉末塗布液を塗布し、乾燥、加圧、加熱処理を行い、厚さ約３０μmのはんだ粉末層を有する転写シート１０を作成した。実施例１、３と同条件で、ワーク２０上に転写シート１０を重ね、加圧下で加熱する転写処理を行い、その後転写シートを剥がした。半田層の全厚さを転写することができた。その後、フラックス塗布、リフロー、洗浄を行った。

図２Ｆ同様、ワーク２０の電極２５上において、はんだ粉末層１４は全厚さが転写シート１０からワーク２０上に転写された。キレート膜ははんだ粉末に付着し電極側に転写されることも多いがその後のリフロー、洗浄工程で除去できる。はんだレジスト層２８上では半田粉末層１４のワーク上への転写は生じなかった。

ワークの電極表面と転写シートのはんだ粉末支持金属表面とをはんだ粉末と金属間化合物を形成できる金属で形成し、さらに転写シートのはんだ粉末支持金属表面をキレート処理することにより、転写シートのはんだ粉末層を効率よくワークの電極上に転写できることが判明した。

はんだ粉末と金属間化合物を形成できる金属表面をキレート処理した表面も、「はんだ粉末に対して親和性を有する」金属表面である。

比較例
特許文献１に準じたプロセスを行った。金属表面は有さず、厚さ２５μｍの粘着力の高いアクリル系粘着剤層が、厚さ７５μｍのポリエステルフィルム基材の片面に形成された粘着フィルム（株式会社ウノン技研製アクリル系粘着フィルム 粘着力１９．６Ｎ／２５ｍｍ）を用いて、転写シートを作成した。アクリル系粘着材層の粘着面にはんだ粉末を単層付着して転写シートを形成した。はんだ粉末、ワークは実施例１と同じである。１５ｍｍ四方のワークと転写シートを対向し、ポリエステルフィルム基材側から温度２２０℃、加圧力１０MPaの処理を、１分間行った。冷却後、転写シートを剥がし、フラックスを筆で塗布し、超音波洗浄を１分間行なった。単層のはんだ粉末は転写できた。

以上の実施例１，３，４、比較例に従って製作した各サンプルの電極配列領域（約７．５ｍｍ平方）、２６０１電極に対して、ブリッジ発生、バンプ高さ、電極破壊程度、糊残りの観察を行なった。その結果を表１にまとめて示す。

表１

バンプ高さはソルダレジスト面からの高さである。負の数値はソルダレジスト面より低いことを示す。光学顕微鏡により測定した。ブリッジ、電極破壊と糊残りは５００倍の実体顕微鏡による目視検査による。

比較例によれば、電極破壊と糊残りが生じている。共に致命的な欠陥となりうる。実施例１、２、３、４においては、電極破壊、糊残りは発生しなかった。

以上、限られた実施例に沿って、本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変形、置換、組み合わせ、改良などが可能である。例示された材料、数値等は、制限的なものではない。

金属表面に微小な凹凸を形成することにより親和性を有する代表的な金属は、アルミニウム、鉄である。特に電解によりエッチングしたアルミニウムは大変有効である。凹凸を形成するその他の有効な方法として、化学的エッチング、研磨などがある。なお、これ等には限定されない。

分散液を塗布する際、塗布手段に適した粘性に調整することが望ましい。スクリーン印刷を行なう場合には仮止め成分の常温での粘度が１０Pa・S以上、好ましくは１００Pa・S以上が有効である。高粘度の場合、溶剤割合の選択によって、粘性を高粘度から低粘度まで幅広く調整できる。蒸発する性質があると、塗布後に乾燥すると溶剤が揮散すると同時に仮止め成分の一部が揮散し、体積減少が生じるので液状成分含有量が少ないシートが得られる。はんだ粉末同士が均一に結合し易くなる。ワークと加圧下で加熱するときに液状分がはんだ皮膜から出にくくなる。

好適な仮止め成分の例は、イソボニルシクロヘキサノール縮合物を主成分としたテルペン系アルコール溶剤、商品名テロソルブMTPH（常温粘度１０００Pa・S）である。これ以外で有効な仮止め成分は、蒸発する性質は備わっていないが常温で高粘度となる高分子量ポリエチレングリコール類、高分子量ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコール共重合類である。分散液が低粘度でも塗布可能なロールコーティングのような場合には使用可能な仮止め成分は上記例の低分子量の材料を含み、選択肢は広がる。

溶剤は仮止め成分と相溶性のあるものを選ぶ。例えばスクリーン印刷分野で使用されるケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、炭化水素系溶剤など一般的なものから選択できる。ケトン系溶剤の例はメチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、アセトン等である。エーテル系溶剤の例はブチルセロソルブ等である。エステル系溶剤の例はブチルセロソルブアセテート、酢酸エチル等である。炭化水素系溶剤の例はミネラルスピリット等である。分散液中の溶剤割合は分散液の塗布手段により適宜変化できる。メッシュスクリーンから印刷する場合では1重量%から10重量%の範囲で使用されるのが好ましいが、この範囲には限定されない。

仮止め成分を含む分散液を金属表面に塗布した後、溶媒は蒸発、乾燥させて安定化する。仮止め成分の一部が揮散しても実質的には仮止め成分を含有したはんだ粉末層となる。このままの状態で転写工程を行うことも出来るが、加圧、加熱して、はんだ粉末同士の結合と金属表面との密着力を向上させることが好ましい。

仮止め成分の選択と塗布乾燥後の加熱、加圧条件とによってはんだ粉末同士の結合力を転写シートの金属面とはんだ粉末との密着力より大きくするように適切に調整することが好ましい。ソルダレジストの面は、はんだ粉末に対する密着力は小さい。この関係に調整した転写シートをワークと加圧下で加熱すると、電極へのはんだ粉末層の転写が実現でき、非電極部への転写は起こらない。リフローを経て得られるバンプ高さは高くでき、高さバラツキも許容できる範囲にできる。その後に洗浄を行なうと仮止め成分をきれいに除去できる。糊残りは発生せず、電極破壊も生じない。

仮止め成分は、通常はんだ粉末に対して５重量％から１５重量％の範囲で使用する
転写シートへのはんだ粉末層の塗布乾燥後の加熱、加圧は、はんだ粉末層が溶融しない範囲で行なう。はんだ粉末の組成がＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ（Ａｇ：３質量％、Ｃｕ：０．５％、残部Ｓｎ 融点は約２１７℃）の場合は、加熱温度は１００℃から２１０℃、加圧力は１ＭＰａ以上が好ましい。

加熱、加圧後のはんだ粉末層の厚さに特に制約はないが、５μｍから５０μｍの範囲で都合よく使用できる。金属表面を形成する金属層の厚さは、例えば１０μｍから１００μｍの範囲で選択されるがこの範囲に限定されない。

はんだバンプ形成用転写シートは、はんだ粉末と親和性のある金属表面を有する基材の該金属面上にはんだ粉末、溶剤、仮止め成分を含む分散液を塗布し、乾燥した後、該転写シートを好ましくは加熱、加圧して得られる。基材としては金属単体及びセラミック、プラスチック、ゴム、ガラスエポキシ複合材、紙からなる群から選択した少なくとも１種からなる基材上に金属のめっき、蒸着、スパッタリング、金属箔貼り合せ、焼成などで得られる。金属単体の場合、厚さは１５μｍ以上が扱いやすい。他の基材上に金属層が配置される場合の金属層厚さは０．１μｍ以上が好ましい。

はんだ粉末は、環境問題を考慮すれば鉛フリーのはんだ組成を使用する。はんだ組成としてはＳｎ粉末やＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ（Ａｇ：３質量％、Ｃｕ：０．５％、残部Ｓｎ）粉末などが挙げられる。Ｓｎ系はんだ粉末は、アトマイズ法、回転円板法、油中攪拌法等で得られたものを適宜分級したものでよい。電極部に転写するはんだ粉末の数が多いほど転写量のバラツキが少なくなる。はんだ粉末の粒径は電極部の大きさにもよるが、３μｍから２０μmの範囲が好ましい。錫系はんだ以外のはんだ組成では低溶融温度はんだとしてインジウム系も使用できる

Claims (13)

1. はんだ粉末に対して親和性を有する金属表面を持つ基材と、電極部を有するワークと、の間に、はんだ粉末層を挟持する中間構造を作成し、
   前記ワークから前記基材を剥離して、不要なはんだ粉末層を前記基材と共に剥離し、前記ワークの電極部上にはんだバンプを残す、
   はんだバンプの製造方法であって、前記はんだ粉末層ははんだ粒子間を結合している仮止め成分を含む、はんだバンプの製造方法。
2. 前記仮止め成分が、イソボニルシクロヘキサノール縮合物を５０％以上含むテルペン系アルコール溶剤である請求項１に記載のはんだバンプの製造方法。
3. 前記金属表面が、電解エッチングしたアルミニウム箔表面である請求項１又は２に記載のはんだバンプの製造方法。
4. 前記金属表面が、キレート処理した銅表面である請求項１又は２に記載のはんだバンプの製造方法。
5. 前記基材の金属表面上にはんだ粉末層を形成し、前記電極部と前記はんだ粉末層が対向するように、前記ワークと前記基材を重ね合わせて、前記中間構造を作成する請求項１〜４のいずれか１項に記載のはんだバンプの製造方法。
6. 前記ワークの電極部を覆うようにはんだ粉末層を形成し、前記金属表面が前記はんだ粉末層に対向するように、前記ワーク上に前記基材を重ね合わせて、前記中間構造を作成する請求項１〜４のいずれか１項に記載のはんだバンプの製造方法。
7. はんだ粉末に対して親和性を有する金属表面を持つ基材と、
   前記基材上に配置されたはんだ粉末層と、
   前記はんだ粉末層のはんだ粒子間を結合している仮止め成分と、
   を有する転写シート。
8. 前記仮止め成分は常温で粘度が１００Pa・S以上の液状の材料をはんだ粉末１００重量部に対して３重量部から１５重量部の範囲で混合する請求項７に記載の転写シート。
9. 前記の仮止め成分がイソボニルシクロヘキサノール縮合物を５０％以上含むテルペン系アルコール溶剤である請求項８に記載の転写シート。
10. 前記金属表面が、エッチングしたアルミニウム表面である請求項７〜９のいずれか１項に記載の転写シート。
11. 前記金属表面が、銅、錫、ニッケル、金で形成された金属層の表面をキレート処理した面である請求項７〜９のいずれか１項に記載の転写シート。
12. はんだ粉末に対して親和性を有する金属表面を持つ基材、
    を有する剥離シート
13. 前記はんだ粉末に対して親和性を有する金属表面が、電解エッチングしたアルミニウム箔表面、またはキレート処理した銅層表面である、請求項１２に記載の剥離シート。

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