JP3423239B2 - バンプ電極形成方法 - Google Patents

バンプ電極形成方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に表面実装
されるＩＣ、ＬＳＩ等のチップ、該チップがモールドさ
れたＢＧＡ、ＣＳＰ等のパッケージ、コネクタ等の部品
にバンプ電極を形成するバンプ電極形成方法に係り、詳
しくは、複数の上記部品に対してバンプ電極を一括形成
することができる低コストのバンプ電極形成方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】最近の電子機器のダウンサイジング化お
よび低コスト化に伴い、ＩＣ、ＬＳＩ等のチップ、該チ
ップがモールドされたＢＧＡ、ＣＳＰ等のパッケージ、
コネクタ等の部品が、バンプ電極を介して基板上に表面
実装されるようになってきた。特に、ＩＣ、ＬＳＩ等の
チップは、パッケージングせずにフリップチップとして
基板上にバンプ電極を介して表面実装される傾向になっ
てきた。このような部品の基板上への表面実装を行うた
めに、部品側にバンプ電極を形成することが考えられ
る。
【０００３】従来、上記部品にバンプ電極を形成する方
法としては、部品上にフォトリソによって所定のレジス
トパターンを形成した後、はんだ、金、銅等の金属を電
解メッキで所定の高さまで成長させる電解メッキ法や、
金属ワイヤーでボールを形成し、このボールを部品上に
ボンディングするボールバンプ法が知られている。特に
これらの方法は、半導体のチップにバンプ電極を直接形
成する方法として用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電解メッキ法やボールバンプ法は工程数が多く、コ
スト高になってしまうという問題点があった。
【０００５】本発明は以上の問題点に鑑みなされたもの
であり、その目的は、基板に表面実装されるＩＣチッ
プ、ＬＳＩチップ等の部品にバンプ電極を低コストで一
括形成することができるバンプ電極形成方法を提供する
ことである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、複数の部品に分割される前の中
間製造物のバンプ電極形成面に複数のバンプ電極を一括
形成するバンプ電極形成方法であって、バンプ電極形成
用の貫通孔が形成された孔版マスクを該中間製造物のバ
ンプ電極形成面に装着し、該孔版マスクの貫通孔を通し
て導電性ペーストにより該バンプ電極形成面に該バンプ
電極を一括形成するための印刷をするものであり、該孔
版マスクは、該中間製造物のバンプ電極形成面に密着す
る側に遮光層を有し、該導電性ペーストは、光硬化性ペ
ーストであり、該導電性ペーストが該貫通孔に充填さ
れ、露光され、硬化された後、該中間製造物のバンプ電
極形成面上に固着するように、該孔版マスクを該バンプ
電極形成面から分離することを特徴とするものである。
この請求項１のバンプ電極形成方法では、孔版マスクに
形成された貫通孔を通して導電性ペーストを上記中間製
造物のバンプ電極形成面に印刷することにより、該中間
製造物の複数の部品にバンプ電極を一括形成するので、
バンプ電極の形成を低コストで行うことができる。ま
た、上記孔版マスクの貫通孔内部の光硬化性ペーストを
上記中間製造物のバンプ電極形成面に密着させた状態
で、該孔版マスクの貫通孔を通して露光することにより
該ペーストを硬化させる。そして、硬化した該ペースト
を該バンプ電極形成面に固着するように該孔版マスクを
該バンプ電極形成面から分離することにより、該バンプ
電極形成面に微細なバンプ電極を精度良く形成すること
ができる。
【０００７】請求項２の発明は、複数の部品に分割され
る前の中間製造物のバンプ電極形成面に複数のバンプ電
極を一括形成するバンプ電極形成方法であって、バンプ
電極 形成用の貫通孔が形成された孔版マスクを該中間製
造物のバンプ電極形成面に装着し、該孔版マスクの貫通
孔を通して導電性ペーストにより該バンプ電極形成面に
該バンプ電極を一括形成するための印刷をするものであ
り、該 孔版マスクは、光により該貫通孔を該孔版マスク
に形成すべく選択的にアブレーション加工が可能なプラ
スチック材料からなることを特徴とするものである。こ
の請求項２のバンプ電極形成方法では、孔版マスクに形
成された貫通孔を通して導電性ペーストを上記中間製造
物のバンプ電極形成面に印刷することにより、該中間製
造物の複数の部品にバンプ電極を一括形成するので、バ
ンプ電極の形成を低コストで行うことができる。また、
プラスチック材料にアブレーション加工可能な光を選択
的に照射することによって内壁面が平滑で導電性ペース
トの抜け性がよい貫通孔が形成された孔版マスクを用て
いるので、バンプ欠損等のない高品質のバンプ電極を形
成することができる。
【０００８】 請求項３の発明は、複数の部品に分割され
る前の中間製造物のバンプ電極形成面に複数のバンプ電
極を一括形成するバンプ電極形成方法であって、バンプ
電極形成用の凹版マスクの凹部に溶融金属又は導電性ペ
ーストを充填し、該凹版マスクの凹部側を該中間製造物
のバンプ電極形成面に密着させることにより、該バンプ
電極形成面に該バンプ電極を一括形成するための印刷を
するものであり、該導電性ペーストは、光硬化性ペース
トであり、該凹版マスクの凹部は、光通過が可能な透明
性を有し、該凹版マスクは、該中間製造物のバンプ電極
形成面に密着する面に遮光層を有し、該導電性ペースト
が該凹部に充填され、露光され、硬化された後、該中間
製造物のバンプ電極形成面上に固着するように、該凹版
マスクを該バンプ電極形成面から分離することを特徴と
するものである。この請求項３のバンプ電極形成方法で
は、バンプ電極形成用の凹版マスクの凹部に溶融金属又
は導電性ペーストを充填し、該凹版マスクの凹部側を、
上記中間製造物のバンプ電極形成面に密着させるこによ
り、該バンプ電極形成面にバンプ電極を一括形成するの
で、バンプ電極の形成を低コストで行うことができる。
また、上記凹版マスクの凹部内部の光硬化性ペーストを
上記中間製造物のバン プ電極形成面に密着させた状態
で、該凹版マスクの凹部を通して露光することにより該
ペーストを硬化させる。そして、硬化した該ペーストを
該バンプ電極形成面に固着するように該凹版マスクを該
バンプ電極形成面から分離することにより、該バンプ電
極形成面に微細なバンプ電極を精度良く形成することが
できる。
【０００９】請求項４の発明は、 請求項３のバンプ電極
形成方法において、上記凹版マスクは、光により上記凹
部を該凹版マスクに形成すべく選択的にアブレーション
加工が可能なプラスチック材料からなることを特徴とす
るものである。この請求項４のバンプ電極形成方法で
は、プラスチック材料にアブレーション加工可能な光を
選択的に照射することによって内壁面が平滑で導電性ペ
ーストの抜け性がよい凹部が形成された凹版マスクを用
ているので、バンプ欠損等のない高品質のバンプ電極を
形成することができる。
【００１０】 請求項５の発明は、請求項３のバンプ電極
形成方法において、上記導電性ペーストは、エラストマ
ー樹脂ペーストであることを特徴とするものである。こ
の請求項５のバンプ電極形成方法では、高弾力性のエラ
ストマ樹脂からなるバンプ電極を形成することができる
ので、熱膨張のよるストレスを繰り返し受けた場合でも
クラックが発生しないバンプ電極を形成することができ
る。
【００１１】 請求項６の発明は、請求項１、２又は３の
バンプ電極形成方法において、上記バンプ電極は、先端
部が細くなった形状であることを特徴とするものであ
る。この請求項６のバンプ電極形成方法では、先端部が
細くなった形状のバンプ電極を形成することにより、バ
ンプ電極のオープンやクラックが発生しないようにす
る。
【００１２】 請求項７発明は、請求項２又は４のバンプ
電極形成方法において、上記アブレーション加工に用い
る光は、紫外光であることを特徴とするものである。
【００１３】請 求項８の発明は、請求項１、２、３、
４、５、６又は７のバンプ電極形成方法において、上記
中間製造物はウェハーであり、上記部品は該ウェハーか
ら分割されるチップであることを特徴とするものであ
る。この請求項８のバンプ電極形成方法では、複数のチ
ップに分割される前のウェハーのバンプ電極形成面にバ
ンプ電極を一括形成することにより、該チップ上のバン
プ電極を低コストで形成することができる。
【００１４】 請求項９の発明は、複数の部品を並べて載
置し、その上面をバンプ電極形成面とし、該バンプ電極
形成面に複数のバンプ電極を一括形成するバンプ電極形
成方法であって、バンプ電極形成用の貫通孔が形成され
た孔版マスクを該バンプ電極形成面に装着し、該孔版マ
スクの貫通孔を通して導電性ペーストにより該バンプ電
極形成面に該バンプ電極を一括形成するための印刷をす
るものであり、該孔版マスクは、該バンプ電極形成面に
密着する側に遮光層を有し、該導電性ペーストは、光硬
化性ペーストであり、該導電性ペーストが該貫通孔に充
填され、露光され、硬化された後、該バンプ電極形成面
上に固着するように、該孔版マスクを該バンプ電極形成
面から分離することを特徴とするものである。この請求
項９のバンプ電極形成方法では、孔版マスクに形成され
た貫通孔を通して導電性ペーストを上記バンプ電極形成
面に印刷することにより、複数の部品にバンプ電極を一
括形成するので、バンプ電極の形成を低コストで行うこ
とができる。また、上記孔版マスクの貫通孔内部の光硬
化性ペーストを上記バンプ電極形成面に密着させた状態
で、該孔版マスクの貫通孔を通して露光することにより
該ペーストを硬化させる。そして、硬化した該ペースト
を該バンプ電極形成面に固着するように該孔版マスクを
該バンプ電極形成面から分離することにより、該バンプ
電極形成面に微細なバンプ電極を精度良く形成すること
ができる。
【００１５】 請求項１０の発明は、複数の部品を並べて
載置し、その上面をバンプ電極形成面とし、該バンプ電
極形成面に複数のバンプ電極を一括形成するバンプ電極
形成方法であって、バンプ電極形成用の貫通孔が形成さ
れた孔版マスクを該バンプ電極形成面に装着し、該孔版
マスクの貫通孔を通して導電性ペーストにより該バン プ
電極形成面に該バンプ電極を一括形成するための印刷を
するものであり、該孔版マスクは、光により該貫通孔を
該孔版マスクに形成すべく選択的にアブレーション加工
が可能なプラスチック材料からなることを特徴とするも
のである。この請求項１０のバンプ電極形成方法では、
孔版マスクに形成された貫通孔を通して導電性ペースト
を上記バンプ電極形成面に印刷することにより、複数の
部品にバンプ電極を一括形成するので、バンプ電極の形
成を低コストで行うことができる。また、プラスチック
材料にアブレーション加工可能な光を選択的に照射する
ことによって内壁面が平滑で導電性ペーストの抜け性が
よい貫通孔が形成された孔版マスクを用ているので、バ
ンプ欠損等のない高品質のバンプ電極を形成することが
できる。
【００１６】 請求項１１の発明は、複数の部品を並べて
載置し、その上面をバンプ電極形成面とし、該バンプ電
極形成面に複数のバンプ電極を一括形成するバンプ電極
形成方法であって、バンプ電極形成用の凹版マスクの凹
部に溶融金属又は導電性ペーストを充填し、該凹版マス
クの凹部側を該バンプ電極形成面に密着させることによ
り、該バンプ電極形成面に該バンプ電極を一括形成する
ための印刷をすることを特徴とするものである。この請
求項１１のバンプ電極形成方法では、バンプ電極形成用
の凹版マスクの凹部に溶融金属又は導電性ペーストを充
填し、該凹版マスクの凹部側を、上記バンプ電極形成面
に密着させるこにより、該バンプ電極形成面にバンプ電
極を一括形成するので、バンプ電極の形成を低コストで
行うことができる。
【００１７】請求項１２の発明は、請求項１１のバンプ
電極形成方法において、上記導電性ペーストは、光硬化
性ペーストであり、上記凹版マスクの凹部は、光通過が
可能な透明性を有し、該凹版マスクは、上記バンプ電極
形成面に密着する面に遮光層を有し、該導電性ペースト
が該凹部に充填され、露光され、硬化された後、該バン
プ電極形成面上に固着するように、該凹版マスクを該バ
ンプ電極形成面から分離することを特徴とするものであ
る。この請求項１２のバンプ電極形成方法では、上記凹
版マスクの凹部内部の光硬化性ペーストを上記バンプ電
極形成面に密着させた状態で、該凹版マスクの凹部を通
して露光することにより該ペーストを硬化させる。そし
て、硬化した該ペーストを該バンプ電極形成面に固着す
るように該凹版マスクを該バンプ電極形成面から分離す
ることにより、該バンプ電極形成面に微細なバンプ電極
を精度良く形成することができる。
【００１８】 請求項１３の発明は、請求項１１のバンプ
電極形成方法において、上記凹版マスクは、光により上
記凹部を該凹版マスクに形成すべく選択的にアブレーシ
ョン加工が可能なプラスチック材料からなることを特徴
とするものである。この請求項１３のバンプ電極形成方
法では、プラスチック材料にアブレーション加工可能な
光を選択的に照射することによって内壁面が平滑で導電
性ペーストの抜け性がよい凹部が形成された凹版マスク
を用ているので、バンプ欠損等のない高品質のバンプ電
極を形成することができる。
【００１９】 請求項１４の発明は、請求項１１のバンプ
電極形成方法において、上記導電性ペーストは、エラス
トマー樹脂ペーストであることを特徴とするものであ
る。この請求項１４のバンプ電極形成方法では、高弾力
性のエラストマ樹脂からなるバンプ電極を形成すること
ができるので、熱膨張のよるストレスを繰り返し受けた
場合でもクラックが発生しないバンプ電極を形成するこ
とができる。
【００２０】 請求項１５の発明は、請求項９、１０又は
１１のバンプ電極形成方法において、上記バンプ電極
は、先端部が細くなった形状であることを特徴とするも
のである。この請求項１５のバンプ電極形成方法では、
先端部が細くなった形状のバンプ電極を形成することに
より、バンプ電極のオープンやクラックが発生しないよ
うにする。
【００２１】 請求項１６の発明は、請求項１０又は１３
のバンプ電極形成方法において、上記アブレーション加
工に用いる光は、紫外光であることを特徴とするもので
ある。
【００２２】 請求項１７の発明は、請求項９、１０、１
１、１２、１３、１４、１５又は１６のバンプ電極形成
方法において、上記部品はウェハーから分割されたチッ
プであることを特徴とするものである。この請求項１７
のバンプ電極形成方法では、ウェハーから分割されたチ
ップのバンプ電極形成面にバンプ電極を一括形成するこ
とにより、該チップ上のバンプ電極を低コストで形成す
ることができる。
【００２３】
〔実施形態１〕
【００２４】 図２は、第１の実施形態に係るバンプ電極
形成方法の説明図である。この方法では、図２（ａ）に
示すようにバンプ電極形成用の貫通孔５ａが形成された
孔版マスク５を、多数の半導体素子が形成されたウェハ
ー１のバンプ電極形成面に装着する。そして、孔版マス
ク５の表面に導電性ペーストである微細粒ペースト７
（Φ≦２０μｍ）をスキージ６で押し当てながら該スキ
ージ６を矢印方向に移動させ、貫通孔５ａに該ペースト
７を充填する。そして、上記孔版マスク５をウェハー１
から分離することにより、該ペースト７からなるバンプ
電極２をウェハー１のバンプ電極形成面に印刷すること
ができる。この後、必要に応じてリフロー処理を行う。
【００２５】 上記孔版マスク５と上記ペーストとの分離
の際に両者間の離型性が悪い場合は、図３（ｂ）に示す
ように上記分離に先立って上記貫通孔５ａに充填したペ
ースト７を硬化させるのが好ましい。このペースト７を
硬化させる方法としては、該ペースト７として熱硬化性
又は光硬化性を有するものを用い、加熱、光照射等の硬
化処理を行う方法が挙げられる。上記ペースト７として
２液性のものを用い、経時的な化学変化により硬化させ
てもよい。このように上記ペースト７を硬化させた後、
孔版マスク５をウェハー１から分離することにより、該
ペースト７からなるバンプ電極２をウェハー１のバンプ
電極形成面に印刷することができる。
【００２６】 以上のように、本実施形態に係るバンプ電
極形成方法によれば、従来の電解メッキ法等に比してよ
り低コストでウェハー１上にバンプ電極２を一括形成す
ることができる。
【００２７】 〔実施形態２〕 図４は、第２の実施形態に係るバンプ電極形成方法の説
明図である。図４において気密筐体１０１の下部は溶融
金属槽１０２となっており、槽内にはバンプ電極用の素
材として、導電性ペーストとしての共晶半田または高温
半田などの溶融金属１０３が溶解温度（例えば１８３°
Ｃ）以上に保たれて貯留されており、その上部の筐体内
部には溶融金属１０３の酸化を防止するための窒素ガス
などの不活性ガス１０４が充填されている。
【００２８】 図４のステップＡにおいて、バンプ電極２
の雌型形状であるバンプ電極形成用の凹部１０６を有す
るやや弾力を持たせたプラスチック製などの凹版マスク
１０５を気密筺体１０１内の不活性ガス１０４中に置
き、加減圧装置１０７により不活性ガス１０４を減圧す
ることによって凹版マスク１０５の凹部１０６にあるガ
スを脱気させたのち、脱気された凹版マスク１０５を溶
融金属１０３中に沈潜させ、次いで加減圧装置１０７で
不活性ガス１０４を加圧することによって溶融金属１０
３を加圧し、凹版マスク１０５の凹部６の末端細部にま
で溶融解金属１０３の充填を促進させる。
【００２９】 次に、ステップＢにおいて、凹版マスク１
０５の凹部１０６の細部にまで溶融金属１０３の充填が
行なわれたのち、凹版マスク１０５の凹部開口側表面に
接する面が平坦な遮蔽板１０８を、凹版マスク１０５の
面に密着させつつ摺動させ凹版マスク１０５表面の溶融
金属１０３を除去しながら凹部１０６の開口面を遮蔽し
て凹版マスク１０５の面に遮蔽板１０８を密着させる。
これにより、凹版マスク１０５の面と遮蔽板１０８との
間に溶融金属１０３を残さないようにしながら凹部１０
６内の溶融金属１０３の充填量が定量化される。
【００３０】 ついで、ステップＣにおいて、遮蔽板１０
８を密着させたまま凹部１０６に導電性ペーストとして
の溶融金属１０９の充填された凹版マスク１０５を溶融
金属１０３中から取り出し、凹版マスク１０５の凹部１
０６が上向きの水平となってから遮蔽板１０８をスライ
ドさせて凹版マスク１０５の面から離脱させる。
【００３１】 次に、ステップＤにおいて、ヒートショッ
クの緩和のために予熱を行なったウェハー１を、バンプ
電極形成面を下側に向け、位置を整合したのち凹版マス
ク１０５と密着させて、上下反転する。ついで、ウェハ
ー１と凹版マスク１０５の上から加圧用装置１１１によ
って若干の圧が加えられると、プラスチック材料からな
る凹版マスク１０５に持たせた弾力性によって、凹版マ
スク１０５の凹部１０６に充填された溶融金属１０９は
ウェハー１のパッドへの密着が促進され確保される。な
お、上記ウェハー１のバンプ電極２を形成しない表面は
マスキングで保護しておくことが好ましい。
【００３２】 ステップＥにおいて、やがて凹版マスク１
０５とウェハー１が冷却され、凹部１０６内の溶融金属
１０９が固化したのちに、凹版マスク１０５をウェハー
１から分離することにより、凹版マスク１０５の凹部１
０６に充填された溶融金属１０９は凹部１０６の内部形
状のままにウェハー１に転写される。
【００３３】 以上のプロセスにより、ウェハー１上の半
導体素子（フリップチップ）の接続用バンプ電極を安価
でバラツキなく一括形成することができる。
【００３４】 上記凹版マスク１０５の凹部１０６の製法
としては、機械加工や、フォトリソとめっきによって製
作するなどの方法が考えられるが、製作しようとするバ
ンプ電極が微細になるほどこれらの方法は困難かつ高価
となる難点がある。この対応策として、プラスチック板
にエキシマレーザ光等のアプレーション可能な紫外光に
より印刷形状の堀込み加工を行なうことによって、凹部
１０６としての微小なバンプ電極の雌型形状の凹部に対
応する溝構造をプラスチック板に形成することができ
る。
【００３５】 なお、本実施形態において用いる凹版マス
クの材質としては、バンプ電極形成の対象物と同じよう
な熱膨張係数を有するものが好ましい。例えば、対象物
がシリコンのウェハーの場合にはコバール等の金属を使
用する。また、バンプ電極形成の対象物のウェハーが熱
膨張してもそれに追随して凹版マスク側も変形するよう
に、該凹版マスクを弾性体で形成してもよい。
【００３６】 また、本実施形態においては、溶解金属を
用いる場合について説明したが、導電性接着剤、異方性
導電接着剤、導電性ポリマ、クリーム半田、錫ペース
ト、銀ペースト、銀パラジウムペースト、カーボンペー
ストなどに代表される導電性ペーストを利用することも
可能である。ただし、導電性接着剤、異方性導電接着
剤、導電性ポリマ、カーボンペーストなどを用いる場合
には、溶融が不要であり、溶融にかかわる加熱や冷却の
必要もなく、各ペーストに応じた硬化手段を講じた後ウ
ェハーから凹版マスクを分離させればよい。
【００３７】 一方、クリーム半田、錫ペースト、銀ペー
スト、銀パラジウムペーストなどを用いる場合には、こ
れらを常温で凹版マスクの凹部に充填したあと、上記ウ
ェハー上にその凹版マスクを密着させたままリフローを
行なってペーストを溶融させ、冷却して固化したのちに
凹版マスクを分離させればよい。このような溶融させる
必要のあるペーストを使用する場合には、通常はウェハ
ーのバンプ電極形成面を上向きにし、その上から凹版マ
スクの凹部開口部を下向きにした形で位置合わせを行な
い、密着させてリフローを行なう。
【００３８】 溶融させる必要のあるペースト中には体積
比で約５０％内外のフラックスが含有されており、この
ため溶融後の金属は上記凹版マスク１０５の凹部１０６
内の空間を全て占有することができず、錐形バンプの先
端部分を上方に向けて形成した場合、凹部１０６の上端
は比重の軽いフラックスによって充填されることにな
り、所定のバンプ形状に対して先端部分の欠けた形状に
なってしまうが、凹版マスク１０５を横転させた錐形バ
ンプの形成方法によると先端部分の欠損部を錐形バンプ
の側面に移動させことが可能となるため、リフロー後の
柱状バンプ形状は錐形のバンプ形状によって実現できる
リフロー後の柱状バンプとほぼ同様となり、ストレス軽
減効果を維持することができる。
【００３９】 〔実施形態３〕 図５は、第３の実施形態に係るバンプ電極形成方法を実
施可能な装置の一例を模式的に示す断面図、図６は該装
置における転写工程における露光・硬化の様子を説明す
る拡大断面図である。図５において、凹版マスク２０１
は全体としては無端ベルト状になって左右の駆動装置２
０４によって矢印方向に移動しながら回転する。凹版マ
スク２０１の最表面は、図６に示すように、硬質かつ不
透明で耐摩耗性を持つ酸化チタンなどの薄膜２０２でコ
ーティングされ、バンプ電極形成用の凹部２０３が形成
されている。上記回転により導電性処理を施したスキー
ジ２２２の個所まで来た凹版マスク２０１の凹部２０３
にはエラストマ樹脂用導電性ペーストとしてのエラスト
マ型紫外線硬化樹脂ペースト２０５が充填される。凹版
マスク２０１の凹部２０３はさらに回転して転写工程へ
進む。
【００４０】 一方、前工程から送られてくる半導素子形
成済みのウェハー１は、濡れ性を改善するための表面改
質用紫外線照射装置２０７を通過し、定盤テーブル２０
８上を移動する搬送装置２０９に乗せられてバンプ電極
形成面２１０を上にして転写工程へ移送されてくる。こ
のウェハー１と凹版マスク２０１の凹部２０３は、転写
工程最前部に位置する画像認識装置２１１によって位置
ずれ量が測定され、位置合わせが行なわれたあと、互い
に密着させられる。
【００４１】 紫外線の透過率の良い石英ガラス製ローラ
２１２とその内部中空部に設置された樹脂硬化用紫外線
ランプ２１３によって、凹版マスク２０１の凹部２０３
に充填されたエラストマ型紫外線硬化樹脂２０５はウェ
ハー１表面に押し付けられ密着を促進されながらキュア
され、ウェハー１ヘ固着させられる。
【００４２】 すなわち、図６において、バンプ電極形成
面２１０を上面に向けたウェハー１の上から凹版マスク
２０１が密着しており、そのウェハー１側には凹版マス
ク２０１の凹部２０３中に未硬化のエラストマ型紫外線
硬化樹脂２０５が充填されており、これには凹版マスク
２０１の上部から押圧している石英ガラス製ローラ２１
２によって圧が加えられ、バンプ電極形成面２１０への
紫外線硬化樹脂２０５の粘着が促進されている。
【００４３】 その石英ガラス製ローラ２１２の中空部に
は紫外線ランプ２１３からの紫外線２１９が照射されて
いる。この紫外線２１９は、透明な凹版マスク２０１を
透過して凹部２０３中に充填されている未硬化の紫外線
硬化樹脂２０５を硬化させていく。但し、凹部２０３周
辺の凹版マスク２０１の表面には紫外線を透さない遮光
薄膜層２０２がコーティングしてあるため、その影にな
る凹部の周辺ににじみだした紫外線硬化樹脂２２０には
紫外線２１９が当たらない。この紫外線２１９が当たら
ない部分の樹脂が硬化されることなく露光が完了する。
後処理工程のパネル洗浄槽２２１において、このにじみ
だしによって未硬化となった紫外線硬化型樹脂２２０は
容易に除去することができ、バンプ電極形成面２１０上
に残留することがないため、不要な絶縁層となって各半
導体素子の機能を損なうような不具合が発生しない。
【００４４】 凹版マスク２０１のベルトがさらに移動し
ていくと、やがて分離装置２１４に至り、凹版マスク２
０１のベルトとウェハー１表面とはここで剥離させら
れ、エラストマ型紫外線硬化樹脂２０５はウェハー１に
転写される。
【００４５】 エラストマ型紫外線硬化樹脂２０５の転写
を完了した凹版マスク２０１は、駆動装置４を経て凹版
ベルト洗浄装置２１５において、にじみ出しによって硬
化されなかった未硬化樹脂や特にガラスの微小破片（カ
レット）などの異物が除去される。さらにリンス槽２１
６において洗浄剤にすすがれ、乾燥室２１７で乾燥され
たのち、離型剤塗布装置２１８によって離型性向上の処
理を行なわれ、樹脂ペースト充填工程まで戻ってくる。
このようにして凹版マスク２０１は、離型剤塗布の前処
理工程、スキージングの充填工程、密着から剥離までの
転写工程、洗浄から乾燥までの後処理工程を循環し、繰
り返し印刷が行なわれる。
【００４６】 上記循環工程のうち、充填工程において紫
外線硬化樹脂２０５中への泡の巻き込みや凹部への空気
の侵入によって充填が阻害されたり、転写工程において
大気圧により凹版マスク２０１の剥離が困難となること
に対応するため、少なくとも充填工程から転写工程を含
む範囲を減圧雰囲気または真空とすることが望ましい。
また、工程中の静電気を防止するため、各種の静電防止
対策を行なうことが望ましく、例えばイオナイザを使用
する。
【００４７】 以上のように、本実施形態によれば、ウェ
ハー１に微細なバンプ電極を精度良く一括形成すること
ができ、また廃棄するペーストも少ないため更に低コス
トでバンプ電極を形成することができる。
【００４８】な お、上記各実施形態に用いるマスクとし
ては、プラスチック材にアブレーション加工可能な紫外
光を選択的に照射することによって貫通孔あるいは凹部
が形成されたものを用いるのが好ましい。このようにプ
ラスチック材にアブレーション加工可能な紫外光を選択
的に照射することによって内壁面が平滑で導電性ペース
トの抜け性がよい貫通孔あるいは凹部が形成されたマス
クを用いれば、バンプ欠損等のない高品質のバンプ電極
を形成することができる。
【００４９】 図７（ａ）及び（ｂ）それぞれは、プラス
チック材にアブレーション加工可能な紫外光を出力する
ができるエキシマレーザによって凹版マスクの凹部を形
成する方法の一例を模式的に示す説明図である。図７
（ａ）において、エキシマレーザ発振器１１２より照射
されるレーザ光１１３は、光路途中のミラー１１４によ
って方向決めや光軸ズレの補正が行なわれたのち、加工
パターン決定用遮光板１１５によって整形され、パター
ニング後のエキシマレーザ光１１６はイメージレンズ１
１７または１１８で必要エネルギ密度に集光され、凹版
用の素材プラスチック板１２１の表面に照射されてアブ
レーション加工が行なわれる。その結果、図７（ａ）に
示すように、集光率の大きいイメージレンズ１１７によ
って高エネルギ密度に集光されたレーザ光１１９ではテ
ーパの小さい加工穴１２２を加工することができる。一
方、図７（ｂ）に示すように、集光率の小さなイメージ
レンズ１１８によって低エネルギ密度に集光されたレー
ザ光１２０ではテーパの大きな加工穴１２３を加工する
ことができる。
【００５０】 また、上記アブレーション加工に用いる光
としては、上記紫外光の他に、上記プラスチック材をア
ブレーション加工できるものであれば可視光や赤外光を
用いることもできる。
【００５１】 また、上記各実施形態においてウェハー１
上に一括形成するバンプ電極は、先端部が細くなった形
状のもの、例えば錘状のものが好ましい。このような形
状のバンプ電極を形成するためのマスクは、上述のエキ
シマレーザを用いて作成することができる。このエキシ
マレーザによる錐の先端角度の設定も自由であり、プラ
スチック板に凹部を鈍角や鋭角の錐形状などを自由に加
工することが可能であり、例えば、円柱形、円錐形、載
頭円錐形などの凹部も容易に形成することができる。ま
た凹部の水平断面が円形のものだけではなく、例えば遮
光版の開口形状を四角にすることによって四角柱形、四
角錐形、載頭四角錐形なども容易に形成することができ
る。
【００５２】 このような凹部を形成することによって、
特に鋭角の錐形状のバンプ雌型凹部を有する凹版を用い
て、鋭角の錐形状のバンプを上記ウェハー１の半導体素
子などに形成した場合、図８（ａ）のように湾曲した基
板１３８であったり、図８（ｂ）のように基板１３９の
上端面に凹凸がある基板側パッド１４０の場合、バンプ
先端細部１４１が容易に変形して湾曲や凹凸を吸収する
ため従来の接続バンプの形状で多く発生していたオープ
ンなどの接合不良の発生を防止することができる。
【００５３】 さらに、基板とパッケージの熱膨張率の差
によるストレスを低減するために、図９（ａ）のよう
に、リフロー時のパッケージを保持し落ちこみを防止す
るスタッドバンプ１４２と錐形状のバンプ１３７とを併
用するによって、図９（ｂ）のような柱状バンプ１４３
を実現させることができる。
【００５４】 この錐形状のバンプ１３７によって、従来
困難であった柱状バンプ接合の実現が容易となり、ＢＧ
ＡやＣＳＰ、フリップチップなどのバンプ型接続部にお
ける基板とパッケージの熱膨張率の差によるストレスを
低減し、クラックの発生を防止することができるため、
高信頼化することができる。
【００５５】 また、上記各実施形態においては、基板に
表面実装される複数のチップに分割する前のウェハー１
上にバンプ電極を一括形成する場合について説明した
が、本発明は、半導体チップがモールドされたＢＧＡ、
ＣＳＰタイプのパッケージや、基板に表面実装されるコ
ネクタ類にバンプ電極を形成する場合にも適用すること
ができ、同様な効果が得られるものである。
【００５６】 また、ウェハーから分割されたチップや、
該チップをモールドしたパッケージ、コネクタ等の部品
にバンプ電極を形成する場合、バンプ電極形成面が同一
の仮想平面上に位置するように複数の部品を並べ、該複
数の部品のバンプ電極形成面にバンプ電極を一括形成す
るようにしてもよい。
【００５７】 図１０（ａ）乃至（ｃ）は、ウェハーから
分割された複数のチップをトレイ上に並べ各チップのバ
ンプ電極形成面にバンプ電極を一括形成する方法を示し
ている。図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、複数の
チップ４が載置されるトレイ３００は、チップ４がそれ
ぞれ収容可能な凹部３００ａが格子状に形成されてい
る。各凹部３００ａは、各チップ４の上端面（バンプ電
極形成面）が同一仮想平面に位置するように均一に形成
する。更に、各凹部３００ａの深さは、チップ４の上端
面（バンプ電極形成面）がトレイ３００の上端面３００
ｂよりも若干高くなるように設定する。より好ましく
は、チップ４の上端面（バンプ電極形成面）がトレイ３
００の上端面と同じ平面上に位置するように設定するの
が好ましい。このように設定することにより、各チップ
４のバンプ電極形成面にバンプ電極を確実に一括形成す
ることができる。
【００５８】 また、上記チップ４をトレイ３００上に並
べて載置する場合、図１１に示すような位置決め機構を
設けてもよい。この位置決め機構は、各チップ４の載置
部に固定配置されたＸＹ端面基準用の位置決めガイド３
０１と、位置決めガイド３０１のガイド面にチップ４を
ＸＹ両方向から押しつけるように移動可能なＸ方向押し
付けバー３０２及びＹ方向押し付けバー３０３とを用い
て構成されている。このような位置決め機構を設けるこ
とにより、トレイ３００上に各チップ４を精度よく載置
することができ、各チップ４にバンプ電極を精度よく一
括形成することができる。
【００５９】
【発明の効果】請求項１乃至１７の発明によれば、基板
に表面実装される部品にバンプ電極を低コストで一括形
成することができるという効果がある。
【００６０】 特に請求項１、３、９及び１２の発明によ
れば、上記部品に微細なバンプ電極を精度良く形成する
ことができるという効果がある。
【００６１】 特に請求項２、４、７、１０、１３及び１
６の発明によれば、バンプ欠損等のない高品質のバンプ
電極を形成することができるという効果がある。
【００６２】 特に請求項５及び１４の発明によれば、熱
膨張のよるストレスを繰り返し受けた場合でもクラック
が発生しないバンプ電極を形成することができるという
効果がある。
【００６３】 特に請求項６及び１５の発明によれば、バ
ンプ電極のオープンやクラックが発生しないという効果
がある。
【００６４】特 に請求項８及び１７の発明によれば、ウ
ェハーから分割される複数のチップ上のバンプ電極を低
コストで一括形成することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）乃至（ｃ）は、各実施形態におけるウェ
ハーへのバンプ電極の一括形成を示す説明図。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施形態に係るバ
ンプ電極形成方法の説明図。
【図３】（ａ）乃至（ｃ）は、第１の実施形態の変形例
に係るバンプ電極形成方法の説明図。
【図４】第２の実施形態に係るバンプ電極形成方法を説
明するための装置の一例を模式的に示す断面図。
【図５】第３の実施形態に係るバンプ電極形成方法を説
明するための装置の一例を模式的に示す断面図。
【図６】同バンプ電極形成方法の転写工程における露光
・硬化の様子を説明する拡大断面図。
【図７】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれエキシマレーザに
よって印刷用凹版の凹部を形成する方法の一例を模式的
に示す説明図。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は鋭角の錐形状のバンプを形
成した場合の効果を示す説明図。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は柱状バンプの形成の様子を
示す説明図。
【図１０】（ａ）は他の実施形態に係るバンプ電極形成
方法に用いる、チップを載置したトレイの斜視図。 （ｂ）は同トレイのチップ載置部の拡大断面図。 （ｃ）は同トレイの部分断面斜視図。
【図１１】変形例に係るトレイを上方から見た部分拡大
図。
【符号の説明】
１ ウェハー ２ バンプ電極 ３ ダイシングソー ４ チップ ５ 孔版マスク ６ スキージ ７ 導電性微細粒ペースト ８ 導電性接着剤 １０１ 気密筐体 １０２ 溶解金属槽 １０３ 溶解金属 １０４ 不活性ガス １０５ 凹版マスク １０６ 凹部 １０７ 加減圧装置 １０８ 遮蔽板 １０９ 凹部に充填された溶解金属 １１１ 加圧用装置 １１２ エキシマレーザ発振器 １１３ エキシマレーザ光 １１４ ミラー １１５ 加工パターン決定用遮光板 １１６ パターニング後のエキシマレーザ光 １１７ 縮小率の大きいイメージレンズ １１８ 縮小率の小さいイメージレンズ １１９ 高いエネルギ密度に集光されたレーザ光 １２０ 低いエネルギ密度に集光されたレーザ光 １２１ プラスチック板 １２２ テーパの小さい加工穴 １２３ テーパの大きい加工穴 １３７ 錐形バンプ １３８ 湾曲した基板 １３９ 基板 １４０ 上端面に凹凸がある基板側パッド １４１ バンプ先端細部 １４２ スタッドバンプ １４３ 柱状バンプ ２０１ 凹版マスク ２０２ 薄膜 ２０３ 凹部 ２０４ 駆動装置 ２０５ エラストマ型紫外線硬化樹脂ペースト ２０７ 表面改質用紫外線照射装置 ２０８ 定盤テーブル ２０９ 搬送装置 ２１０ バンプ電極形成面 ２１１ 画像認識装置 ２１２ 石英ガラス製ローラ ２１３ 樹脂硬化用紫外線ランプ ２１４ 分離装置 ２１５ 凹版ベルト洗浄装置 ２１６ リンス槽 ２１７ 乾燥室 ２１８ 離型剤塗布装置 ２１９ 紫外線 ２２０ 凹部の周辺ににじみだした紫外線硬化樹脂 ２２１ パネル洗浄槽 ２２２ スキージ ３００ トレイ ３０１ 位置決めガイド ３０２ Ｘ方向押し付けバー ３０３ Ｙ方向押し付けバー

Claims (17)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】複数の部品に分割される前の中間製造物の
    バンプ電極形成面に複数のバンプ電極を一括形成するバ
    ンプ電極形成方法であって、 バンプ電極形成用の貫通孔が形成された孔版マスクを該
    中間製造物のバンプ電極形成面に装着し、該孔版マスク
    の貫通孔を通して導電性ペーストにより該バンプ電極形
    成面に該バンプ電極を一括形成するための印刷をするも
    のであり、 該孔版マスクは、該中間製造物のバンプ電極形成面に密
    着する側に遮光層を有し、 該導電性ペーストは、光硬化性ペーストであり、 該導電性ペーストが該貫通孔に充填され、露光され、硬
    化された後、該中間製造物のバンプ電極形成面上に固着
    するように、該孔版マスクを該バンプ電極形成面から分
    離する ことを特徴とするバンプ電極形成方法。
  2. 【請求項２】複数の部品に分割される前の中間製造物の
    バンプ電極形成面に複数のバンプ電極を一括形成するバ
    ンプ電極形成方法であって、 バンプ電極形成用の貫通孔が形成された孔版マスクを該
    中間製造物のバンプ電極形成面に装着し、該孔版マスク
    の貫通孔を通して導電性ペーストにより該バンプ電極形
    成面に該バンプ電極を一括形成するための印刷をするも
    のであり、 該孔版マスクは、光により該貫通孔を該孔版マスクに形
    成すべく選択的にアブレーション加工が可能なプラスチ
    ック材料からなる ことを特徴とするバンプ電極形成方
    法。
  3. 【請求項３】複数の部品に分割される前の中間製造物の
    バンプ電極形成面に複数のバンプ電極を一括形成するバ
    ンプ電極形成方法であって、 バンプ電極形成用の凹版マスクの凹部に溶融金属又は導
    電性ペーストを充填し、該凹版マスクの凹部側を該中間
    製造物のバンプ電極形成面に密着させることに より、該
    バンプ電極形成面に該バンプ電極を一括形成するための
    印刷をするものであり、 該導電性ペーストは、光硬化性ペーストであり、 該凹版マスクの凹部は、光通過が可能な透明性を有し、 該凹版マスクは、該中間製造物のバンプ電極形成面に密
    着する面に遮光層を有し、 該導電性ペーストが該凹部に充填され、露光され、硬化
    された後、該中間製造物のバンプ電極形成面上に固着す
    るように、該凹版マスクを該バンプ電極形成面から分離
    する ことを特徴とするバンプ電極形成方法。
  4. 【請求項４】請求項３のバンプ電極形成方法において、 上記凹版マスクは、光により上記凹部を該凹版マスクに
    形成すべく選択的にアブレーション加工が可能なプラス
    チック材料からなる ことを特徴とするバンプ電極形成方
    法。
  5. 【請求項５】請求項３のバンプ電極形成方法において、上記導電性ペーストは、エラストマー樹脂ペーストであ
    る ことを特徴とするバンプ電極形成方法。
  6. 【請求項６】請求項１、２又は３のバンプ電極形成方法
    において、上記バンプ電極は、先端部が細くなった形状である こと
    を特徴とするバンプ電極形成方法。
  7. 【請求項７】請求項２又は４のバンプ電極形成方法にお
    いて、上記アブレーション加工に用いる光は、紫外光である こ
    とを特徴とするバンプ電極形成方法。
  8. 【請求項８】請求項１、２、３、４、５、６又は７のバ
    ンプ電極形成方法において、上記中間製造物はウェハーであり、上記部品は該ウェハ
    ーから分割されるチッ プである ことを特徴とするバンプ
    電極形成方法。
  9. 【請求項９】複数の部品を並べて載置し、その上面をバ
    ンプ電極形成面とし、該バンプ電極形成面に複数のバン
    プ電極を一括形成するバンプ電極形成方法であって、 バンプ電極形成用の貫通孔が形成された孔版マスクを該
    バンプ電極形成面に装着し、該孔版マスクの貫通孔を通
    して導電性ペーストにより該バンプ電極形成面に該バン
    プ電極を一括形成するための印刷をするものであり、 該孔版マスクは、該バンプ電極形成面に密着する側に遮
    光層を有し、 該導電性ペーストは、光硬化性ペーストであり、 該導電性ペーストが該貫通孔に充填され、露光され、硬
    化された後、該バンプ電極形成面上に固着するように、
    該孔版マスクを該バンプ電極形成面から分離する ことを
    特徴とするバンプ電極形成方法。
  10. 【請求項１０】複数の部品を並べて載置し、その上面を
    バンプ電極形成面とし、該バンプ電極形成面に複数のバ
    ンプ電極を一括形成するバンプ電極形成方法であって、 バンプ電極形成用の貫通孔が形成された孔版マスクを該
    バンプ電極形成面に装着し、該孔版マスクの貫通孔を通
    して導電性ペーストにより該バンプ電極形成面に該バン
    プ電極を一括形成するための印刷をするものであり、 上記孔版マスクは、光により上記貫通孔を該孔版マスク
    に形成すべく選択的にアブレーション加工が可能なプラ
    スチック材料からなる ことを特徴とするバンプ電極形成
    方法。
  11. 【請求項１１】複数の部品を並べて載置し、その上面を
    バンプ電極形成面とし、該バンプ電極形成面に複数のバ
    ンプ電極を一括形成するバンプ電極形成方法であって、 バンプ電極形成用の凹版マスクの凹部に溶融金属又は導
    電性ペーストを充填し、 該凹版マスクの凹部側を該バンプ電極形成面に密着させ
    ることにより、該バンプ電極形成面に該バンプ電極を一
    括形成するための印刷をする ことを特徴とするバンプ電
    極形成方法。
  12. 【請求項１２】請求項１１のバンプ電極形成方法におい
    て、上記導電性ペーストは、光硬化性ペーストであり、 上記凹版マスクの凹部は、光通過が可能な透明性を有
    し、 該凹版マスクは、上記バンプ電極形成面に密着する面に
    遮光層を有し、 該導電性ペーストが該凹部に充填され、露光され、硬化
    された後、該バンプ電極形成面上に固着するように、該
    凹版マスクを該バンプ電極形成面から分離する ことを特
    徴とするバンプ電極形成方法。
  13. 【請求項１３】請求項１１のバンプ電極形成方法におい
    て、 上記凹版マスクは、光により上記凹部を該凹版マスクに
    形成すべく選択的にアブレーション加工が可能なプラス
    チック材料からなる ことを特徴とするバンプ電極形成方
    法。
  14. 【請求項１４】請求項１１のバンプ電極形成方法におい
    て、上記導電性ペーストは、エラストマー樹脂ペーストであ
    る ことを特徴とするバンプ電極形成方法。
  15. 【請求項１５】請求項９、１０又は１１のバンプ電極形
    成方法において、上記バンプ電極は、先端部が細くなった形状である こと
    を特徴とするバンプ電極形成方法。
  16. 【請求項１６】請求項１０又は１３のバンプ電極形成方
    法において、 上記アブレーション加工に用いる光は、紫外光である こ
    とを特徴とするバンプ電極形成方法。
  17. 【請求項１７】請求項９、１０、１１、１２、１３、１
    ４、１５又は１６のバンプ電極形成方法において、上記部品はウェハーから分割されたチップである ことを
    特徴とするバンプ電極形成方法。
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