JP2019005789A - はんだ接合材とその製造方法、はんだバンプ付電子部品の製造方法および接合体 - Google Patents

Abstract

【課題】ミッシングバンプを発生させずに、はんだバンプを狭ピッチで形成でき、かつバンプ高さを容易に調整できるはんだ接合材とその製造方法、そしてこのはんだ接合材を利用したはんだバンプ付電子部品の製造方法およびその接合体を提供する。
【解決手段】はんだ接合材は、はんだ材から形成され、少なくとも1つの平面を有する柱状体であることを特徴とする。はんだ接合材の製造方法は、平面板と、該平面板の表面に配置された金属層と、該金属層の表面に配置され、該金属層の表面を露出させる柱状開口部を複数有するマスク層とを有する積層体を用意する工程と、前記積層体の前記マスク層の柱状開口部に、電解めっき法により、はんだ材を析出させる工程と、前記積層体の前記マスク層を剥離する工程と、前記積層体の前記金属層を除去して、前記平面板と前記はんだ材とを分離する工程と、を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、はんだバンプ形成用のはんだ接合材とその製造方法、はんだバンプ付電子部品の製造方法およびはんだバンプにより接合された電子部品を有する接合体に関するものである。

近年の電子機器の小型化・軽量化・高機能化に伴って、半導体パッケージの小型化、薄層化が要求されている。この要求を満たすために、例えば、半導体パッケージの配線基板裏面の電極に直接はんだバンプを形成するＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）が実用化されている。

配線基板の電極にはんだバンプを形成する方法として、ボール搭載法が知られている。ボール搭載法とは、微細なはんだボールを配線基板の電極の上に直接搭載し、リフロー工程によってはんだボールを溶融させた後、固化させて、はんだバンプとする方法である。このボール搭載法では、予め、電極表面にフラックスを塗布して、その粘着力により搭載されたはんだボールを仮固定する。また、このフラックスの役割として、配線基板上の電極表面およびはんだボール表面の酸化物を除去し、濡れを助長する作用がある。

従来より、ボール搭載法では、はんだボールとして、球状もしくはそれに近い形状のものが利用されている。このはんだボールは、ガスアトマイズ法や油中分散法によって製造されている。
例えば、特許文献１には、はんだボールとして、球体、八面体、およびそれらの中間の形態から選ばれた立体形状を有するインジウムボールが開示されている。この特許文献１には、インジウムボールの製造方法としては、油中造球法、アトマイズ法が記載されている。

また、最近では高密度実装として、複数の半導体パッケージを、導電体を介して積層したパッケージオンパッケージが普及している。半導体パッケージと半導体パッケージとを接合する導電体としては、はんだボールやコアありボールなどが使用され、実用化されている。

国際公開第２０１４／０２７５６８号

ところで、半導体パッケージの小型化、薄層化に伴って、半導体パッケージの配線基板などの電子部品の電極に形成されるはんだバンプに対して、より高度な微細化、高さと形状の均一化が要求されている。
しかしながら、従来の球状のはんだボールを使用し、ボール搭載法を用いて微細なはんだバンプを形成すると、配線基板にはんだバンプが形成されない部分（ミッシングバンプ）が発生することがあった。これは、微細な球状のはんだボールは、フラックスとの接触面積が小さいため、フラックスによる仮固定が充分になされずに、リフロー工程時にはんだボールが脱落することが原因であると考えられる。また、微細な球状のはんだボールは、リフロー工程時に、フラックスが軟化し、流動性が増した際に、フラックスとともに動いてしまい、隣接するボールと一体化し、粗大なはんだバンプを形成するビッグバンプ問題を惹き起こす原因にもなる。

また、従来のはんだボールの製造方法として利用されているガスアトマイズ法および油中分散法では、球状以外の形状のはんだボールを製造することは難しい。球状のはんだボールは、高さと径が同じであるがゆえに、リフロー工程で生成するはんだバンプの高さと径がほぼ同じとなる。このため、球状のはんだボールでは、はんだバンプを狭ピッチで形成し、かつバンプ高さを高くすることには限界があった。すなわち、はんだバンプを狭ピッチで形成するためには、はんだボールの径を小さくすることが必要となるが、球状のはんだボールは、径を小さくすると、高さも小さくなるため、バンプ高さを高くすることが困難となる。バンプ高さが低くなりすぎると、はんだバンプを介して電子部品を接合するアッセンブリ時に接合不良が発生するおそれがある。また、接合した電子部品間へのアンダーフィル材の流し込みが困難となるおそれがある。

したがって、本発明は、ミッシングバンプを発生させずに、はんだバンプを狭ピッチで形成でき、かつバンプ高さを容易に調整できるはんだ接合材とその製造方法、そしてこのはんだ接合材を利用したはんだバンプ付電子部品の製造方法およびその接合体を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のはんだ接合材は、はんだ材から形成され、少なくとも１つの平面を有する柱状体であることを特徴としている。

本発明のはんだ接合材によれば、はんだ接合材は、少なくとも１つの平面を有する柱状体とされているので、ボール搭載法によってはんだバンプを形成する際には、その平面が配線基板などの電子部品の電極表面に接するように搭載することによって、従来の球状のはんだボールと比較して、電子部品の電極表面に予め塗布されているフラックスとの接触面積を大きくできる。このため、微細な形状であっても、リフロー工程時に脱落しにくくなる。また、はんだ接合材は柱状体とされているので、直径を変えずに高さのみを変えることができる。さらに、柱状体とされているはんだ接合材は、従来の球状のはんだボールと比較して、比表面積が大きく、熱を吸収しやすいので、リフロー工程時では溶融が均一に進みやすい。以上の理由から、本発明のはんだ接合材によれば、ミッシングバンプを発生させずに、はんだバンプを狭ピッチで形成でき、かつバンプ高さを容易に調整できる。

ここで、本発明のはんだ接合材においては、底面もしくは頂面の両方もしくは一方が平面である円柱体または角柱体であることが好ましい。
この場合は、底面もしくは頂面の両方もしくは一方が平面であるので、はんだ接合材を配線基板などの電子部品の電極表面に接するように搭載することによって、従来の球状のはんだボールと比較して、電子部品の電極表面に予め塗布されているフラックスとの接触面積を確実に大きくできる。また、電子部品の電極表面の形状が円形である場合、はんだ接合材を円柱体とすることによって、フラックスとの接触面積をより大きくすることができる。一方、電子部品の電極表面の形状が矩形である場合、はんだ接合材を角柱体とすることによって、フラックスとの接触面積をより大きくすることができる。

また、本発明のはんだ接合材においては、直径が３００μｍ以下であることが好ましい。さらに、高さは１μｍ以上であることが好ましい。
この場合、はんだ接合材のサイズが上記の範囲にあることによって、ボール搭載法によるはんだバンプ形成用のはんだ接合材として、種々の電子部品に広く利用することが可能となる。

またさらに、本発明のはんだ接合材においては、アスペクト比は１．０を超えて２．０以下であることが好ましい。
この場合、アスペクト比は１．０を超えて２．０以下とされているので、はんだバンプを狭ピッチで形成した場合でも、バンプ高さを高くすることができる。

さらにまた、本発明の接合材においては、前記はんだ材は、ＳｎもしくはＳｎ合金であることが好ましい。
この場合、ＳｎおよびＳｎ合金は、はんだ材の中でも比較的に融点が低い材料である。従って、はんだ材としてＳｎもしくはＳｎ合金を用いることによって、はんだ接合材を比較的低温で均一かつ安定に溶融させることができる。このため、ミッシングバンプを発生させずに、はんだバンプを狭ピッチでより確実に形成できる。

本発明のはんだ接合材の製造方法は、平面板と、該平面板の表面に配置された金属層と、該金属層の表面に配置され、該金属層の表面を露出させる柱状開口部を複数有するマスク層とを有する積層体を用意する工程と、前記積層体の前記マスク層の柱状開口部に、電解めっき法により、はんだ材を析出させる工程と、前記積層体の前記マスク層を剥離する工程と、前記積層体の前記金属層を除去して、前記平面板と前記はんだ材とを分離する工程と、を有することを特徴としている。

本発明のはんだ接合材の製造方法によれば、マスク層の柱状開口部にはんだ材を析出させるので、析出するはんだ材の形状および量を厳密に調整することが可能となる。従って、本発明の製造方法によれば、得られるはんだ接合材形状と直径や高さなどのサイズを容易に調整することができ、得られたはんだ接合材は、形状やサイズの均一性が向上する。

本発明のはんだバンプ付電子部品の製造方法は、電子部品の電極の上に、フラックスを塗布する工程と、前記フラックスを塗布した前記電極の上に、上述のはんだ接合材を、該はんだ接合材の平面が前記電極に接するように搭載する工程と、前記はんだ接合材を溶融させた後、固化させて、はんだバンプとする工程と、を有することを特徴としている。

本発明のはんだバンプ付電子部品の製造方法によれば、はんだ接合材として上述のはんだ接合材を用いるので、はんだ接合材とフラックスとの接触面積を大きくすることができ、はんだ接合材を溶融させて、はんだバンプとする工程（リフロー工程）時に、はんだ接合材が脱落しにくくなる。さらに、柱状のはんだ材粒子は、従来の球状のはんだボールと比較して比表面積が大きく、熱を吸収しやすい。このため、電子部品の電極に、ミッシングバンプを発生させずに、はんだバンプを狭ピッチで形成できる。

本発明の接合体は、はんだバンプにより接合された電子部品を有する接合体であって、前記はんだバンプが、上述のはんだ接合材の溶融固化体であることを特徴としている。
本発明の接合体によれば、電子部品を接合するはんだバンプが、上述のはんだ接合材の溶融固化体であるので、ミッシングバンプが発生せず、各電子部品が、はんだバンプを介して狭ピッチで確実に接合されている。

本発明によれば、ミッシングバンプを発生させずに、はんだバンプを狭ピッチで形成でき、かつバンプ高さを容易に調整できるはんだ接合材とその製造方法、そしてこのはんだ接合材を利用したはんだバンプ付電子部品の製造方法およびその接合体を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るバンプ形成用はんだ接合材の製造方法の工程を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係るはんだバンプ付電子部品の製造方法の工程を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係る接合体の断面図である。 本発明例１で得られた立方体状のはんだ接合材のＳＥＭ写真である。

以下、本発明の実施形態であるはんだ接合材とその製造方法、はんだバンプ付電子部品の製造方法および接合体について、添付した図面を参照して説明する。本実施形態のはんだ接合材は、電子部品を接合するはんだバンプを形成するためのものである。電子部品は、例えば、半導体パッケージ、半導体パッケージを構成するＩＣチップなどの素子、配線基板である。はんだバンプ付電子部品は、これらの電子部品と、その電子部品の電極表面に形成されたはんだバンプとを有するものである。接合体は、はんだバンプにより接合された電子部品を有するものである。
なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の実施形態の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際のはんだ接合材、はんだバンプ付電子部品および接合体の寸法関係とは異なる場合がある。

（はんだ接合材）
本実施形態であるはんだ接合材は、はんだ材から形成される。はんだ材はＳｎもしくはＳｎ合金である。また、本実施形態のはんだ接合材は、少なくとも１つの面が平面とされている柱状体である。より具体的には、底面もしくは頂面の両方もしくは一方が平面である円柱体または角柱体である。本実施形態のはんだ接合材のサイズは、直径が３００μｍ以下で、高さは１μｍ以上である。
以下に、本実施形態のはんだ接合材の材料と形状について説明する。

（はんだ接合材の材料）
本実施形態のはんだ接合材は、はんだ材から形成される。はんだ材とは、接合すべき母材（電子部品）を溶融することなく、母材と固溶体もしくは金属間化合物を形成し、電気的に接続させるための金属もしくは合金を意味する。本実施形態のはんだ接合材では、はんだ材としてＳｎもしくはＳｎ合金を用いている。Ｓｎ合金は、はんだ材の中でも比較的に融点が低い材料である。このため、はんだ材として、ＳｎもしくはＳｎ合金を用いることによって、比較的低温で均一に溶融させることができる。Ｓｎ合金の例としては、２元系合金と３元系合金が挙げられる。２元系合金の具体例としては、Ｓｎ−Ｐｂ系合金、Ｓｎ−Ａｇ系合金、Ｓｎ−Ｃｕ系合金、Ｓｎ−Ｚｎ系合金、Ｓｎ−Ｂｉ系合金、Ｓｎ−Ｉｎ系合金およびＳｎ−Ｓｂ系合金が挙げられる。３元系合金の例としては、Ｓｎに、Ａｕ、Ａｇ、Ｂｉ、ＩｎおよびＣｕからなる群より選ばれる２つの元素を添加した合金が挙げられる。但し、はんだ材としては、電子部品の電極の接合材として一般的に利用されているＳｎ以外の金属または合金を使用できる。

（はんだ接合材の形状）
本実施形態のはんだ接合材は、少なくとも１つの面が平面とされている柱状体とされている。平面とは、一般に、１つの曲面上の任意の２点を通過する直線が、常にその曲面に含まれるときの面であることを意味するが、本実施形態においては、平坦な基板の上に搭載したときに自発的に転がって基板から脱落しないようにされていれば凹凸を有してもよい。ただし、凹凸が多くなりすぎると、リフロー工程で生成するはんだバンプにボイドが形成し易くなるおそれがある。このため、凹凸は少ない方が好ましい。
本実施形態のはんだ接合材は、ボール搭載法によってはんだバンプを形成する際には、その平面が電子部品の電極表面に接するように搭載することによって、回路基板の電極表面に予め塗布されているフラックスとの接触面積を大きくできる。これによって、微細な形状であっても、リフロー工程時に飛散しにくくなる。よって、このはんだ接合材を用いることによって、ミッシングバンプが発生しにくくなる。また、このはんだ接合材は、柱状体とされているので、従来の球状のはんだボールと比較して比表面積が大きく、熱を吸収しやすい。このため、リフロー工程時では溶融が均一に進み、その後に形成されるはんだバンプは高さと形状の均一性が高くなる。

本実施形態のはんだ接合材は、底面もしくは頂面の両方もしくは一方が平面である円柱体または角柱体である。円柱体は、真円の円柱である必要はなく、楕円柱体を含む。角柱体は、底面が３〜８角形の柱体であることが好ましい。角柱体の角部は丸みを持っていてもよい。

円柱体および角柱体であるはんだ接合材は、底面もしくは頂面の両方が平面であることが好ましい。この場合、電極表面に積載できる面が２つになるので、はんだ接合材の平面を搭載しやすくなる。特に、立方体のはんだ接合材は、電極表面に積載できる面が６つになるので、はんだ接合材の平面を搭載しやすくなる。
なお、はんだ接合材の形状は、半円柱体などの円柱体および角柱体以外の形状でもよい。

本実施形態のはんだ接合材のサイズは、直径が３００μｍ以下で、高さは１μｍ以上である。直径とは、はんだ接合材が円柱体である場合は、円の直径を意味し、角柱体である場合、角柱体の底面（頂面）を内部に含む最小の円の直径を意味する。
はんだ接合材のサイズが上記の範囲にあることによって、ボール搭載法によるはんだバンプ形成用のはんだ接合材として広く利用することが可能となる。なお、はんだ接合材の直径の下限としては、現実的に実現可能な範囲として、例えば、１μｍである。また、高さの上限としては、現実的に実現可能な範囲として、例えば、１５０μｍである。最近のはんだバンプの微細化に合せるため、はんだ接合材のサイズは、直径が１μｍ以上３０μｍ以下の範囲にあり、高さが１μｍ以上３０μｍ以下の範囲にあることが好ましい。

はんだ接合材のアスペクト比（高さ／直径）は、０．５以上２．０以下の範囲にあることが好ましく、１．０を超えて２．０以下であることが特に好ましい。アスペクト比が高くなりすぎると、ボール搭載法により、はんだ接合材を電子部品の電極の上に搭載する際に不安定になり、はんだ接合材が倒れるおそれがある。またアスペクト比が低くなりすぎると、生成するはんだバンプの高さが低くなり、例えば、ＩＣチップなどの電子部品を、配線基板などの他の電子部品に実装する場合に実装しにくくなり、接合不良が発生したり、アンダーフィル材の流し込みが困難となるおそれがある。特に、パッケージオンパッケージ構造の接合体において、半導体パッケージと半導体パッケージとを接合する導電体の形成用として使用するはんだ接合材は、アスペクト比が１．０を超えて２．０以下であることが好ましい。

（はんだ接合材の製造方法）
次に、本実施形態のはんだ接合材の製造方法を、添付した図面の図１を参照しながら説明する。
始めに、図１（ａ）に示すように、平面板１０と、平面板１０の表面に配置された金属層（シード層）１１と、金属層１１の表面に配置されたドライフィルムレジスト層１２を有する積層体を用意する。平面板１０として、例えば、シリコンウェハ、樹脂製基板、セラミック製基板を用いることができる。金属層１１は、製造するはんだ接合材の材料によっても異なるが、はんだ接合材の材料にＳｎもしくはＳｎ合金を用いる場合には、Ｃｕを用いることができる。

次いで、露光用マスクを介して、ドライフィルムレジスト層１２を部分的に露光し、その後、現像処理する。これによって、図１（ｂ）に示すように、平面板１０と、金属層１１と、金属層１１の表面を露出させる柱状開口部１３ａを複数有するマスク層１３とを有する積層体が得られる。

次いで、図１（ｃ）に示すように、マスク層１３を有する積層体を、めっき液１４に浸漬させ、積層体のマスク層１３の柱状開口部１３ａに、電解めっき法により、柱状にはんだ材１５を析出させる。

次いで、積層体をめっき液１４から取出して洗浄し乾燥する。その後、図１（ｄ）に示すように、積層体からマスク層１３を剥離除去する。

そして、図１（ｅ）に示すように、積層体をエッチング液に浸漬して金属層１１を溶解除去して、柱状に析出させたはんだ材１５と平面板１０と分離する。分離したはんだ材１５を洗浄し、乾燥することによって、はんだ接合材が製造される。

（はんだバンプ付電子部品の製造方法）
次に、本実施形態のはんだ接合材を用いたはんだバンプ付電子部品の製造方法を、添付した図面の図２を参照しながら説明する。
始めに、本実施形態の電子部品として、図２（ａ）に示すように、電極２１と電極以外の部分にソルダーレジスト２２が形成された配線基板２０を用意する。次いで、マスク２３を介して、スキージ２４を用いて電極２１の表面にフラックス２５を塗布する。電極２１の表面には、フラックス２５を塗布する前に、ＵＢＭ（Ｕｎｄｅｒ Ｂｕｍｐ Ｍｅｔａｌ）を形成しておくことが好ましい。

次に、図２（ｂ）に示すように、吸着ノズル２６を有するボールマウンター２７を用いて、フラックス２５を塗布した電極２１の上に、はんだ接合材２８を、はんだ接合材２８の平面が電極２１に接するように搭載する。この工程の後、検査装置を用いてはんだ接合材２８が所定の位置に搭載されているか否かを確認し、はんだ接合材２８が搭載されていない、もしくは過剰に搭載されている箇所があった場合には、リペア装置を用いて、はんだ接合材２８が所定の位置に搭載されるように調整することが好ましい。

次に、図２（ｃ）に示すように、はんだ接合材２８が搭載された配線基板２０をリフロー炉または加熱炉に投入して加熱する。この加熱によって、図２（ｄ）に示すように、はんだ接合材２８が溶融して、はんだバンプ２９が形成される。

（接合体）
次に、本実施形態の接合体を、添付した図面の図３を参照しながら説明する。
図３において、接合体３０は、第１半導体パッケージ３１ａと、第１半導体パッケージ３１ａの上に、導電体である高アスペクト比はんだバンプ３５を介して積層された第２半導体パッケージ３１ｂとからなるパッケージオンパッケージ構造の接合体である。第１半導体パッケージ３１ａは、ＩＣチップ３２ａと配線基板３３ａとがはんだバンプ３４ａにより接合された接合体である。第２半導体パッケージ３１ｂは、ＩＣチップ３２ｂと配線基板３３ｂとがはんだバンプ３４ｂにより接合された接合体である。本実施形態の接合体において、はんだバンプ３４ａ、３４ｂおよび高アスペクト比はんだバンプ３５は、上述の本実施形態のはんだ接合材の溶融固化体とされている。

第１半導体パッケージ３１ａは、例えば、次のようにして製造することができる。
先ず、配線基板３３ａの電極にはんだバンプ３４ａを形成して、はんだバンプ付配線基板を作製する。はんだバンプ付配線基板は、上述の本実施形態のはんだバンプ付電子部品の製造方法によって作製することができる。次いで、はんだバンプ付配線基板のはんだバンプの上にＩＣチップ３２ａを搭載した後、リフローによりはんだバンプを溶融させた後、固化させる。第２半導体パッケージ３１ｂは、第１半導体パッケージ３１ａと同様にして作製することができる。

接合体３０は、例えば、次のようにして製造することができる。
先ず、第１半導体パッケージ３１ａの配線基板３３ａの上面と、第２半導体パッケージ３１ｂの配線基板３３ｂの下面との間に、アスペクト比が１．０を超えて２．０以下である高アスペクト比のはんだ接合材を配置する。次いで、リフローによりはんだ接合材を溶融させた後、固化させることによって製造することができる。

高アスペクト比のはんだ接合材は、表面が酸化されていることが好ましい。但し、本実施形態のはんだ接合材の製造方法で製造されたはんだ接合材は、通常は表面が酸化されているので、そのまま用いてもよい。また、アスペクト比の大きさによっては、はんだ接合材の表面を積極的に酸化処理することが好ましい。その場合、過度に酸化すると、はんだ接合材の接合性を低下させるので注意が必要である。

また、接合体３０の製造において、リフローの前に、フラックスを第１半導体パッケージ３１ａの配線基板３３ａの上面にのみ塗布して、はんだ接合材の下部のみがフラックスが接触している状態として、リフローすることが好ましい。この場合、接合体上部の表面酸化被膜が除去されないようにすることで、リフローによって、はんだ接合材の形状をある程度維持したアスペクト比の大きいバンプを形成することができる。

本実施形態のはんだ接合材によれば、はんだ接合材は、少なくとも１つの平面を有する柱状体とされているので、ボール搭載法によってはんだバンプを形成する際には、その平面が配線基板などの電子部品の電極表面に接するように搭載することによって、従来の球状のはんだボールと比較して、電子部品の電極表面に予め塗布されているフラックスとの接触面積を大きくできる。このため、微細な形状であっても、リフロー工程時に脱落しにくくなる。また、はんだ接合材は柱状体とされているので、直径を変えずに高さのみを変えることができる。さらに、柱状体とされているはんだ接合材は、従来の球状のはんだボールと比較して、比表面積が大きく、熱を吸収しやすいので、リフロー工程時では溶融が均一に進みやすい。以上の理由から、本実施形態のはんだ接合材によれば、ミッシングバンプを発生させずに、はんだバンプを狭ピッチで形成でき、かつバンプ高さを容易に調整できる。

また、本実施形態のはんだ接合材は、底面もしくは頂面の両方もしくは一方が平面であるので、はんだ接合材を配線基板などの電子部品の電極表面に接するように搭載することによって、従来の球状のはんだボールと比較して、電子部品の電極表面に予め塗布されているフラックスとの接触面積を確実に大きくできる。また、電子部品の電極表面の形状が円形である場合、はんだ接合材を円柱体とすることによって、フラックスとの接触面積をより大きくすることができる。一方、電子部品の電極表面の形状が矩形である場合、はんだ接合材を角柱体とすることによって、フラックスとの接触面積をより大きくすることができる。

さらに本実施形態のはんだ接合材は、直径が３００μｍ以下で、高さは１μｍ以上であるので、ボール搭載法によるはんだバンプ形成用のはんだ接合材として、種々の電子部品に広く利用することが可能となる。

またさらに、本発明のはんだ接合材において、アスペクト比は１．０を超えて２．０以下とされているので、はんだバンプを狭ピッチで形成した場合でも、バンプ高さを高くすることができる。

さらにまた、本実施形態のはんだ接合材において、はんだ材は、比較的に融点が低いＳｎもしくはＳｎ合金とされているので、リフロー工程時において、はんだ接合材を比較的低温で均一かつ安定に溶融させることができる。このため、ミッシングバンプを発生させずに、はんだバンプを狭ピッチでより確実に形成できる。

本実施形態のはんだ接合材の製造方法によれば、マスク層の柱状開口部にはんだ材を析出させるので、析出するはんだ材の形状および量を厳密に調整することが可能となる。従って、本実施形態の製造方法によれば、得られるはんだ接合材形状と直径や高さなどのサイズを容易に調整することができ、得られたはんだ接合材は、形状やサイズの均一性が向上する。

本実施形態のはんだバンプ付電子部品の製造方法によれば、はんだ接合材として上述のはんだ接合材を用いるので、はんだ接合材とフラックスとの接触面積を大きくすることができ、リフロー工程時に、はんだ接合材が脱落しにくくなる。さらに、柱状のはんだ材粒子は、従来の球状のはんだボールと比較して比表面積が大きく、熱を吸収しやすい。このため、電子部品の電極に、ミッシングバンプを発生させずに、はんだバンプを狭ピッチで形成できる。

本実施形態の接合体によれば、電子部品を接合するはんだバンプが、上述のはんだ接合材の溶融固化体であるので、ミッシングバンプが発生せず、各電子部品が、はんだバンプを介して狭ピッチで確実に接合されている。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、はんだ接合材のサイズは、直径が３００μｍを超えていてもよいし、高さが１μｍ未満であってもよい。
また、本実施形態のはんだ接合材とフラックスとを混合した混合物を、はんだペーストとして用いてもよい。

［本発明例１］
平面板１０の上に、金属層１１（材質：Ｃｕ）とドライフィルムレジスト層１２（厚さ：３４．９μｍ）とをこの順で形成して、図１（ａ）に示す積層体を作製した。平面板１０としてはシリコンウェハを用いた。
次いで、露光用マスクを介して、ドライフィルムレジスト層１２を部分的に露光し、その後、現像処理して、図１（ｂ）に示すように、平面板１０と、金属層１１と、柱状開口部１３ａを複数有するマスク層１３とを有する積層体を得た。柱状開口部１３ａの形状は立方体とした。柱状開口部１３ａのサイズは、直径を３４．９μｍ（縦２４．７μｍ×横２４．７μｍ）、高さ（ドライフィルムレジスト層の厚さ）を３４．９μｍ、アスペクト比を１．０とした。

現像処理後の積層体に対して、プラズマエチング装置にて酸素プラズマエッチングを行った。
次いで、図１（ｃ）に示すように、積層体を、めっき液１４（組成：メタンスルホン酸錫５０ｇ／Ｌ、メタンスルホン酸銀０．５ｇ／Ｌ、メタンスルホン酸１００ｇ／Ｌ、チオ尿素５ｇ／Ｌ、プルロニック型ノニオン系界面活性剤５ｇ／Ｌ、芳香族カルボニル化合物１０μｇ／Ｌ、残部水）に浸漬して、電解めっき法を用いて、柱状開口部１３ａにＳｎＡｇ合金を析出させた。その後、積層体をめっき液１４から取り出して、洗浄し乾燥した。次いで、図１（ｄ）に示すように、乾燥した積層体から、マスク層１３を剥がし取った。そして、図１（ｅ）に示すように、シリコンウェハをエッチング液（組成：硫酸１０質量％、過酸化水素１質量％、残部水）に浸漬し、金属層１１をオーバーエッチングして、金属層１１を溶解させて、はんだ接合材を得た。

得られたはんだ接合材のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真を図４に示す。図４のＳＥＭ写真から、得られたはんだ接合材は、底面および頂面の両方が平面の立方体であることが確認された。また、得られたはんだ接合材の直径および高さを、ＳＥＭ観察によって測定した結果、柱状開口部１３ａのサイズと同じとあることが確認された。

［本発明例２〜６、１１〜１３］
マスク層１３の厚さと柱状開口部１３ａの形状、サイズを表１のように変更したこと以外は、本発明例１と同様にしてはんだ接合材を製造した。得られたはんだ接合材は、底面および頂面の両方が平面で、形状およびサイズは、柱状開口部１３ａの形状およびサイズと同じあった。

［本発明例７〜１０］
めっき液１４として、下記の組成のめっき液を使用し、マスク層１３の厚さと柱状開口部１３ａの形状、サイズを表１のように変更したこと以外は、本発明例１と同様にしてはんだ接合材を製造した。得られたはんだ接合材は、底面および頂面の両方が平面で、形状およびサイズは、柱状開口部１３ａの形状およびサイズと同じあった。

本発明例７：メタンスルホン酸錫５０ｇ／Ｌ、メタンスルホン酸１００ｇ／Ｌ、チオ尿素５ｇ／Ｌ、プルロニック型ノニオン系界面活性剤５ｇ／Ｌ、芳香族カルボニル化合物１０μｇ／Ｌ、残部水
本発明例８：メタンスルホン酸錫９．１ｇ／Ｌ、メタンスルホン酸鉛６０．９ｇ／Ｌ、メタンスルホン酸１００ｇ／Ｌ、チオ尿素５ｇ／Ｌ、プルロニック型ノニオン系界面活性剤５ｇ／Ｌ、芳香族カルボニル化合物１０μｇ／Ｌ、残部水
本発明例９：メタンスルホン酸錫５０ｇ／Ｌ、メタンスルホン酸銅０．１ｇ／Ｌ、メタンスルホン酸１００ｇ／Ｌ、チオ尿素５ｇ／Ｌ、プルロニック型ノニオン系界面活性剤５ｇ／Ｌ、芳香族カルボニル化合物１０μｇ／Ｌ、残部水
本発明例１０：メタンスルホン酸錫５０ｇ／Ｌ、メタンスルホン酸銀０．４ｇ／Ｌ、メタンスルホン酸銅０．０７ｇ／Ｌ、メタンスルホン酸１００ｇ／Ｌ、チオ尿素５ｇ／Ｌ、プルロニック型ノニオン系界面活性剤５ｇ／Ｌ、芳香族カルボニル化合物１０μｇ／Ｌ、残部水

［比較例１］
市販の球状はんだ接合材（直径：３７．５μｍ、組成：ＳｎＡｇ）を用意した。

［評価］

（１）ミッシングバンプの発生数
表面にＵＢＭ（銅）とソルダレジスト層を形成したガラスエポキシ基板を用意した。直径１７０μｍのソルダレジスト開口部内に露出したＵＢＭにフラックスを塗布し、平面部がＵＢＭ側になるようにはんだ接合材を載置する。熱対流式窒素置換リフロー炉を用いてピーク温度２５０℃となるプロファイルで熱処理し、はんだバンプ付基板を作製した。
作製したはんだバンプ付基板を、光学顕微鏡を用いて観察し、生成したはんだバンプの位置が、はんだ接合材を搭載した位置からずれているもの、もしくは、はんだバンプが消失しているものを、ミッシングバンプとしてその発生数を計測した。

（２）形状保持性
上述のはんだバンプ付基板を、光学顕微鏡を用いて観察し、リフロー前のはんだ接合材の高さとリフロー後のはんだバンプの高さを比較して、高さの低下が１０％未満の場合を〇とし、１０％以上の場合を△とした。

比較例１の球状のはんだボール（はんだ接合材）では、１３８個のはんだバンプ中のミッシングバンプが１個発生した。これ対して、本発明例１〜１３のはんだ接合材は、いずれもミッシングバンプが発生しなかった。また、アスペクト比が２．０以下とされた本発明例１〜１２のはんだ接合材は、形状保持性に優れていた。
以上のことから、本発明例によれば、ミッシングバンプを発生させずに、はんだバンプを狭ピッチで形成でき、かつバンプ高さを容易に調整できるはんだ接合材を提供できることが確認された。

１０ 平面板
１１ 金属層（シード層）
１２ ドライフィルムレジスト層
１３ａ 柱状開口部
１３ マスク層
１４ めっき液
１５ はんだ材
２０ 配線基板
２１ 電極
２２ ソルダーレジスト
２３ マスク
２４ スキージ
２５ フラックス
２６ 吸着ノズル
２７ ボールマウンター
２８ はんだ接合材
２９ はんだバンプ
３０ 接合体
３１ａ 第１半導体パッケージ
３１ｂ 第２半導体パッケージ
３２ａ、３２ｂ ＩＣチップ
３３ａ、３３ｂ 配線基板
３４ａ、３４ｂ はんだバンプ
３５ 高アスペクト比はんだバンプ

Claims (9)

1. はんだ材から形成され、少なくとも1つの平面を有する柱状体であることを特徴とするはんだ接合材。
2. 底面もしくは頂面の両方もしくは一方が平面である円柱体または角柱体であることを特徴とする請求項１に記載のはんだ接合材。
3. 直径が３００μｍ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のはんだ接合材。
4. 高さが１μｍ以上であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のはんだ接合材。
5. アスペクト比が１を超えて２以下であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のはんだ接合材。
6. 前記はんだ材が、ＳｎもしくはＳｎ合金である請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のはんだ接合材。
7. 平面板と、該平面板の表面に配置された金属層と、該金属層の表面に配置され、該金属層の表面を露出させる柱状開口部を複数有するマスク層とを有する積層体を用意する工程と、
   前記積層体の前記マスク層の柱状開口部に、電解めっき法により、はんだ材を析出させる工程と、
   前記積層体の前記マスク層を剥離する工程と、
   前記積層体の前記金属層を除去して、前記平面板と前記はんだ材とを分離する工程と、
   を有することを特徴とするはんだ接合材の製造方法。
8. 電子部品の電極の上に、フラックスを塗布する工程と、
   前記フラックスを塗布した前記電極の上に、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のはんだ接合材を、該はんだ接合材の平面が前記電極に接するように搭載する工程と、
   前記はんだ接合材を溶融させた後、固化させて、はんだバンプとする工程と、
   を有することを特徴とするはんだバンプ付電子部品の製造方法。
9. はんだバンプにより接合された電子部品を有する接合体であって、
   前記はんだバンプが、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のはんだ接合材の溶融固化体であることを特徴とする接合体。