JP4505783B2

JP4505783B2 - 半田バンプの製造方法及び製造装置

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Publication number: JP4505783B2
Application number: JP2003270721A
Authority: JP
Inventors: 元通伊藤
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 2003-01-31
Filing date: 2003-07-03
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2023-07-03
Also published as: JP2004253769A

Description

本発明は、ＢＧＡ（ＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａｙ）型の半導体部品又は基板においてそれらの電極上に半田バンプを形成する技術分野に係わるものである。

近年、携帯端末機器やノート型パソコンの高速化と高機能化及び軽量化、小型化と薄型化が進むにつれ、それらに内蔵されるＣＰＵを構成する半導体部品及び半導体部品を実装する基板に対しては、その小型化、薄型化と接続端子数の増加という相反する性能が要求されている。その要求に応ずるものとして、図１０に示すＢＧＡ型の半導体部品或いは基板がある。図１０は、基板７と、その基板７に実装された半導体部品８からなるＣＰＵを示すものであって、図１０（ａ）はＣＰＵの部分拡大正面視、図１０（ｂ）は半導体部品８の一部を欠いた平面視、図１０（ｃ）は半導体部品８を基板７に実装する状態を示す図である。

基板７は、図１０（ａ）に示すように、薄板状の基板本体７１と、基板本体７１の上面で、図１０（ｂ）に示すように、その中央部に設定した電極エリアＦに所定の配列パターンで形成した電極７２を有している。半導体部品８は、図１０（ａ）に示すように、その下面に前記電極７２の配列パターンと同一の配列パターンで形成した電極８１を有しており、基板７の電極７２と半導体部品８の電極８１は、半田バンプ７３を介して電気的に接続される。

なお、ＢＧＡ型の半導体部品８或いは基板７は、半導体部品８の電極８１に半田バンプ７３を形成した態様で市場に供給し、後に基板７と接続する場合と、図１０（ｃ）に示すように、基板７の電極７２に半田バンプ７３を形成した態様で市場に供給し、後に半導体部品８と接続する場合とがあるが、以下の説明では、後者の場合を例に説明する。

その半田バンプ７３の形成方法として、半田ペーストを電極７２に印刷する半田ペースト方式、半田球を電極７２に搭載する半田球方式、半田をメッキや蒸着する膜付け方式などがある。図１０（ｂ）に示すように、電極７２の配列ピッチＰは、上記した半導体部品８の接続端子数の増加及び小型化のため狭小化し、それに伴い半導体部品８の半田バンプ７３の大きさも小型化する傾向にある。もって、小型の半田バンプ７３を形成する場合には、電極７２に半田球を直接搭載することで半田バンプ７３を正確なピッチＰで配列することができ、半田バンプ７３の大きさに応じた半田球を採用することで所定の大きさの半田バンプ７３を容易に得ることができ、加えて生産性の高い半田球方式が多用されている。

従来、前記半田球方式によれば、半田バンプ７３は、少なくとも、電極７２の半導体部品８を実装する面（以下半導体実装面と称する。）７２１にソルダーペーストもしくはフラックスを印刷する工程と、ソルダーペーストもしくはフラックスが印刷された半導体実装面７２１に半田球を搭載する半田球搭載工程と、その半田球を加熱し、溶解して半導体実装面７２１に固定する半田球加熱工程を経て、製造されている。

前記半田球搭載工程で半田球を半導体実装面７２１に搭載する方法の一例として、下記特許文献１に記載されているような負圧を利用した吸着ヘッドで半田球を吸着し半導体実装面７２１へ移送し、搭載する吸着方式がある。しかしながら吸着方式では、吸着ヘッドの吸着力で半田球が変形する問題がある一方で、吸着ヘッドと半田球の分離性に劣るため搭載不良が生じるという問題があった。さらに、吸着時の空気流により半田球が帯電して電磁気力を帯び、その電磁気力のために、団子状態となった半田球の集合体が半導体実装面７２１に搭載され、或いは余剰半田球（いわゆるエクストラボール）が基板７の表面に付着するという問題があり、その問題は特に半田球の小径化に伴い顕著をなってきている。

そのような吸着方式の問題を解決する方法として、電極７２の配列パターンに対応した位置決め開口部を備えたメタルマスクを用い、その位置決め開口部に半田球を振り込んで半田球を半導体実装面７２１に搭載する振込み方式がある。ここで、振込みとは、筆、ブラシ又はスキージなどでメタルマスク上に供給した半田球を移動させて位置決め開口部に半田球を挿入する動作や、メタルマスク上に供給した半田球を揺動して位置決め開口部に半田球を挿入する動作を含んでいる。

振込み方式により半田球７４を半導体実装面７２１に搭載し、半田バンプ７３を形成する半田バンプ７３の製造方法の一例が、下記特許文献２に開示されている。下記特許文献２に記載された半田バンプ７３の製造方法は、図１１に示すように、半導体実装面７２１にフラックス７９を塗布する工程（図１１（ａ））と、半導体実装面７２１と位置決め開口部９２３を平面方向に位置合わせして基板７の上にメタルマスク９２を載せる工程（図１１（ｂ））と、メタルマスク９２の位置決め開口部９２３を通して半田球７４を搭載する工程（図１１（ｃ））と、メタルマスク９２を外す工程（図１１（ｄ））と、半導体実装面７２１に半田球７４を加熱して固定する工程（図１１（ｅ））とからなるものである。

かかる振込み方式によれば、上記した吸着方式の問題を防止することができる。すなわち、振込み方式では、半田球７４に過大な力を作用させないので半田球７４の変形を防止でき、半田球７４の搭載は重力の作用で行われるので前記吸着にともなう搭載不良を解消できる。更に、振込みにより半田球７４が帯電した場合でも、位置決め開口部９２３の大きさの規制により団子状態となった半田球７４の集合体は半導体実装面７２１に搭載されず、加えて半導体実装面７２１の基板７の表面はメタルマスク９２で遮蔽しているので余剰半田球は付着しない。
特開２００１−２２３２３４号公報特開２００１−１５６０９２号公報

しかしながら、上記振込み方式によれば、図１１（ｃ）を参照して説明した半田球７４の搭載後の状態を図６（ａ）に示すように、半導体実装面７２１に搭載された半田球７４はフラックス７９の粘性により仮に固定されている状態にある。フラックス７９の粘性による半田球７４の固定力は小さいため、位置決め開口部９２３の側面に当接した半田球７４が、メタルマスク９３を外す際に半導体実装面７２１から離脱することがあった。また、製造工程中に作用する外力により半田球７４が半導体実装面７２１から離脱することがあった。そのため、図１１（ｄ）において符号Ａで示すように、半導体実装面７２１に半田球７４が搭載されない、いわゆる搭載不良が生じ、基板７の信頼性を低下させる問題があった。さらに、小型の半田球７４を搭載する場合には、帯電による電磁気力のために位置決め開口部９２３の側面に半田球７４が付着し易く、上記搭載不良の問題が顕著であった。

もって、本発明の目的は、ＢＧＡ型の半導体部品８或いは基板７において、半導体実装面７２１に搭載した半田球７４の離脱を防止して半田球７４の搭載不良の発生が少ない信頼性の高い半導体部品８又は基板７を提供できる半田バンプの製造方法及び製造装置を提供することにある。

本願発明者らは、上記目的を解決するために鋭意研究を行い、所定の仮固定力、具体的には表面張力或いは粘着力などを有する液状又はゲル状の固着体を半導体実装面７２１に形成し、その固着体に半田球７４を載置すれば、固着体を介して半田球７４は半導体実装面７２１に強固に固着されることを見出した。すなわち、図６（ｂ）に示すように、例えば所定の表面張力を有する固着体７５を半導体実装面７２１に塗布すれば、固着体７５はその濡れ性により、半導体実装面７２１を一様に濡らす状態となる。そのような状態となると、固着体７５と半導体実装面７２１の接触面積が大となり、固着体７５の滑水性が低下する。もって、固着体７５に外力が作用しても固着体７５は、半導体実装面７２１における位置が保持される。

そのように半導体実装面７２１に塗布された固着体７５に半田球７４を載置すると、図６（ｃ）に示すように、固着体７５はその濡れ性により、半田球７４の底部を一様に濡らし、固着体７５の周部が半田球７４の底部に密に接し包囲する状態となり、半田球７４と固着体７５の接触面積が大となる。半田球７４の表面に密接した固着体７５は、半田球７４の表面の微小な凹凸に楔状に入込んで半田球７４を仮固定する。もって、上記のように半導体実装面７２１で位置保持するとともに、半田球７４を固定する固着体７５を介して、半田球７４は半導体実装面７２１に強固に仮固定されることとなる。

本願発明者らは、上記見出した固着体に基づいて半導体実装面に搭載された半田球を半導体実装面に強固に固着する方法について鋭意検討し、本発明を完成したものである。すなわち、本発明の半田バンプの製造方法は、半導体部品または基板の電極に半田球を搭載して半田バンプを形成する半田バンプの製造方法において、所定の仮固定力を有するとともに半田球の融点以下の沸点を有する液体からなる固着体を前記電極に形成する固着体形成工程と、前記固着体を介して前記電極に半田球を搭載する半田球搭載工程と、前記半田球搭載工程の後に半田球の融点以下かつ固着体の沸点以下の温度で加熱された固着部の当接面を半田球の表面に当接させて半田球を通じ固着体を加熱し、半田球を固着体に固着させる固着工程と、を有することを特徴としている。ここで仮固定力とは、具体的には固着体の有する粘着力や表面張力など半田球を離別可能に一時的に固定する力のことを言う。

また、本発明の半田バンプの製造装置は、半導体部品または基板の電極に半田球を搭載して半田バンプを形成する半田バンプの製造装置において、所定の仮固定力を有するとともに半田球の融点以下の沸点を有する液体からなる固着体を前記電極に形成する固着体形成手段を備えた固着体形成部と、前記電極に前記半田球を搭載する半田球搭載部とを有し、前記半田球搭載部は、半田球の融点以下かつ固着体の沸点以下の温度で半田球を加熱する加熱手段を備えるとともに前記固着体に搭載された半田球の表面に当接する当接面を備える固着部を有していることを特徴としている。

本発明の半田バンプの製造方法によれば、所定の仮固定力を有する固着体を基板の電極に形成し、前記固着体を介して前記電極に半田球を搭載するので、電極と半田球表面への固着体の濡れの作用により、半田球は電極に強固に固着される。もって、振込み方式の半田球搭載方法において半田マスクを取外す際、或いは製造工程中に作用する外力により半田球が電極から離脱することを防止して、半田バンプを電極に確実に形成することができ、信頼性の高い基板或いは半導体部品を得ることが可能となる。さらに、固着体は、半田球の融点以下の沸点であるので、半田球を加熱する熱により同時に固着体は蒸発する。したがって、固着体を除去する手間がなく能率的に半田バンプを形成することが可能となる。

本発明の半田バンプの製造方法及び製造装置について以下図面を参照して説明する。ここで参照する図１は、半田バンプ製造装置５の一態様を示す構成図である。図２は、図１の半田バンプ製造装置の半田球搭載部の概略構成図である。図３は、図２の要部を説明する図であって、図２のＢ矢視である図３（ａ）は半田球搭載部のマスクの部分拡大平面視、図３（ａ）のＣ−Ｃ断面である図３（ｂ）はマスクの拡大断面視である。図４は、図１の半田バンプ製造装置５の動作を含む、半田バンプの製造方法を説明する図である。図５は、図１の半田バンプ製造装置の詳細な構成を説明する図である。なお、下記で説明する実施態様で対象とする基板は、上記説明した基板７と同一のものである。また、以下の実施態様で用いられる固着体は、仮固定力として液体或いはゲルの表面張力を応用したものを例に説明する。

［実施態様１］
本発明の半田バンプ製造装置５は、上記固着体７５と、図１（ａ）に示すように、電極７２の少なくとも半導体実装面７２１に前記固着体を形成する固着体形成部２と、半導体実装面７２１に半田球７４を搭載する半田球搭載部１とを有している。なお、固着体形成部２と半田球搭載部１は、基板７を搬送する基板搬送部で互いに連結されている。その基板搬送部には、例えばベルトコンベヤやロボットなど周知の搬送手段を用いることができる。以下、上記固着体形成部２、半田球搭載部１について詳述する。

［固着体形成部］
固着体形成部２は、図５（ａ）に示すように、基板７の上方を平面方向に移動自在とし、下部に備えたニードル２１１の先端から、液状の固着体７５を注出するディッピング装置２１を有している。固着体形成部２によれば、ディッピング装置２１を半導体実装面７２１に位置決めし、固着体７５を塗布し、半導体実装面７２１に液滴状の固着体７５を形成することができる。なお、固着体７５の形態は、上記に限定されることなく、例えば層状又は膜状としてもよい。もって、固着体７５の塗布は、例えば周知の成膜手段であるスクリーン印刷装置、蒸着装置或いは吹付装置などを用い行うこともできる。

［半田球搭載部］
半田球搭載部１は、図２（ａ）に示すように、半導体実装面を上方に向け水平に基板７の姿勢を保持するホルダ１１と、ホルダ１１を昇降自在とし、所定の高さに基板７を位置決めする昇降テーブル１９と、電極の配置パターンに応じて形成した位置決め開口部を有し、所定の高さに位置決めされた前記基板７と空隙ｔを介して対向する薄板状のマスク１２と、マスク１２の右側端を支持する一方で、基板７に対しマスク１２を水平方向に離合自在としたマスク移動手段１３と、マスク１２の右側端の上方に配置する供給口１４１を有しマスク１２の上面に半田球７４を供給する供給手段１４と、マスク１２の上面と接触しつつ水平方向に移動自在な振込手段１５と、マスク１２の左側端の上方に配置する吸引口１６１を有しマスク１２の上面の半田球７４を吸引する除去手段１６と、ホルダ１１と移動手段１３を配設するコモンベース１０と、基板７をハンドリングするロボット（図示せず）を備えている。

前記ホルダ１１は、図においてホルダ１１の左方に立設した壁部１１３と、図に示すように基板７の厚みに所定寸法ｔを加えた深さを有し基板７が装着自在な基板挿着凹部１１２と、前記基板挿着凹部１１２の底面に開口した開口部１１１ａと外部に開口した開口部１１１ｂと、前記開口部１１１ａと１１１ｂを連通する流体通路１１１と、前記開口部１１１ｂにおいて流体通路１１１に連結し負圧を発生する負圧発生手段を備えている。このホルダ１１によれば、基板７を基板挿着凹部１１２に装着し、負圧発生手段で負圧を発生すれば、基板挿着凹部１１２の底面に所定の強度で基板７を固定するので、基板７の姿勢を水平に保持することが可能となる。

ホルダ１１の初期位置は図２（ｂ）に示す下方位置とし、昇降テーブル１９により初期位置からホルダ１１を上昇すれば、図２（ａ）に示すように、基板挿着凹部１１２に挿着された基板７は所定の高さに位置決めされる。

前記マスク１２は、図３（ａ）に示すように、電極７２の配置パターンに応じ形成された位置決め開口部１２３を有するマスク本体１２１と、マスク本体１２１を張設する枠部１２２を備えており、図２（ａ）に示すように、その枠部１２２を介してホルダ１１の上面との接触を維持している。

なお、前記位置決め開口部１２３は、図３（ｂ）に示すように、半田球７４の直径よりやや大きい円形状の上部開口と、上部開口より大きい円形状の下部開口と、上部開口と下部開口を連結する傾斜側面からなるテーパ孔状とすれば望ましい。位置決め開口部１２３をテーパ孔状とすれば、その傾斜側面と半田球７４との間により大きな空隙を形成することができ、マスク１２を取外す際の半田球７４の離脱を防止できる。

図２（ｂ）に示す右方位置をマスク１２の初期位置とし、マスク移動手段１３によりマスク１２を左方に移動させれば、図２（ａ）に示すように、マスク１２の左側端面がホルダ１１の壁部１１３の右側面に当接し、マスク１２が位置決めされ、図３（ａ）に示すように、半導体実装面７２１とマスク１２の位置決め開口部１２３が一致することとなる。さらに、基板装着凹部１１２に装着した基板７の上面とホルダ１１の上面は所定寸法ｔで離間しているので、図２（ａ）に示すように、マスク１２の下面と基板７の上面の間には一定の空隙ｔが形成されることとなる。

なお、マスク１２は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド、酢酸セルロース、ポリエステル系の少なくともいずれか一種から選択される樹脂からなることが望ましい。樹脂製のマスク１２とすれば、帯電した半田球７４は位置決め開口部１２３の側面に付着し難く、もって半田球７４の離脱による搭載不良を防止できる。さらに、高コストなメタルマスクの場合は、使用後のメタルマスクを再利用するための洗浄など再生の手間が掛かるが、樹脂マスクは低コストであるので使い捨てすることができ、更に加えて、樹脂マスクの位置決め開口部１２３はレーザ加工やパンチングなどの機械的、熱的加工で容易に形成することができるので、工業生産上極めて効率的である。

前記振込手段１５は、図２（ａ）に示すように、スキージ、ブラシ或いは筆状のものを用いて、供給口１４１からマスク１２の右側端の上面に供給された半田球７４を左側端へ移動して、マスク１２の位置決め開口部１２３へ挿入するものである。なお、振込手段１５は上記説明の構成に限られることなく、たとえば、マスク１２を水平方向に揺動する、或いは紙面に垂直な軸廻りにマスク１２を揺動して位置決め開口部１２３へ半田球７４を挿入するものとしてもよい。

上記構成の半田バンプ製造装置５は、半導体実装面７２１に固着体７５を形成し、固着体７５を介して半導体実装面７２１に半田球７４を搭載するものである。以下、半田バンプ製造装置５の動作について、図２、図４、図５を参照して詳述する。

［固着体塗布工程］
固着体形成部２は、図５（ａ）に示すように、ディスペンス手段２１を半導体実装面７２１に位置決めし、図４（ａ）に示すように、電極７２の少なくとも半導体実装面７２１に固着体７５を塗布する。その後、基板搬送手段は、固着体７５が形成された基板７を半田球搭載部１へ搬送する。
［マスク装着工程］
半田球搭載部１は、図２（ｂ）に示すように、ホルダ１１とマスク１２が初期位置にあり基板装着凹部１１２が露出した状態で、半導体実装面７２１を上方に向け水平な状態とした基板７を基板挿着凹部１１２にロボットで挿着し、負圧発生手段で負圧を発生させて基板挿着凹部１１２に基板７を固定する。その後、図２（ａ）に示すように、半田球搭載部１は、ホルダ１１を所定位置まで上昇させ、マスク１２を左方に移動させ、図４（ｂ）に示すように、基板７の上方にマスク１２を装着する。

［半田球搭載工程］
図２（ａ）に示すように、半田球搭載部１は、供給手段１４でマスク１２の右側端の上面に半田球７４を供給し、供給した半田球７４を振込手段１５で左側端部へ移動し、図４（ｃ）に示すように、位置決め開口部１２３を通して半田球７４を挿入し、固着体７５を介して半導体実装面７２１に半田球７４を搭載する。その一方で、半田球搭載部１は、位置決め開口部１２３に挿入されない残余の半田球７４を、図２（ａ）に示すように、マスク１２の左側端部に振込手段１５で集積し、除去手段１６で除去する。
［基板取外工程］
図２（ｂ）に示すように、半田球搭載部１は、ホルダ１１を初期位置に復帰させ、マスク１２を初期位置に復帰させ、半田球７４が搭載された基板７を露出した状態とする。その後、半田球搭載部１は、負圧発生手段の負圧を切り、ロボットで基板挿着凹部１１２から基板７を取り外す。

その後、例えば固着体７５を加熱し或いは減圧雰囲気中で蒸発させ、半導体実装面７２１に搭載した半田球７４を加熱し、溶融し、溶融した半田球７４を冷却し、図４（ｅ）に示すように、半導体実装面７２１に半田バンプ７３を形成する。

上記のように、所定の仮固定力を有する固着体７５を半導体実装面７２１に形成して、その固着体７５に半田球７４を載置すれば、固着体７５を介して半田球７４は半導体実装面７２１に強固に固着されるので、マスク１２を取外す際或いは製造工程中に作用する外力により半田球７４が半導体実装面７２１から離脱することを防止でき、半導体実装面７２１に半田バンプ７３を確実に形成することが可能となる。

［実施態様２］
本発明の別の態様について、図１、３、６、７及び８を参照して説明する。ここで参照する図７は、本実施態様の半田バンプ製造装置５´の半田球搭載部の構成図である。図８は、図１の半田バンプ製造装置５´の動作を含む、半田バンプの製造方法を説明する図である。なお、図７及び８において、上記実施態様と同一の構成については、同一の符号を付し詳細な説明を省略する。

本実施態様の半田バンプ製造装置５´は、図１に示すように、前記半田バンプ製造装置５と基本的には同様な固着体形成部２及び半田球搭載部１´を備えており、半導体実装面７２１と半田球７４の固定をさらに強固にするために半田球搭載部１´を工夫したものである。その半田球搭載部１´の構成について、以下詳述する。

半田球搭載部１´は、図７（ａ）に示すように、前記半田球搭載部１と同様なホルダ１１と、昇降テーブル１９と、マスク１２´と、マスク移動手段１３と、供給手段１４と、振込手段１５と、除去手段１６と、コモンベース１０と、ロボット（図示せず）とを有するとともに、更に、マスク１２´に相対する一面１７１ａを有しマスク１２´の上方に配設した押圧体１７１と、押圧体１７１を保持するとともに、マスク１２´の上面に対して１７の一面１７１ａを垂直方向に離合自在とする昇降押圧手段１７２と備えた固着部１７を有している。

押圧体１７１のマスク１２´に相対する一面（以下当接面と称する。）１７１ａは、図７（ｂ）に示すように、基板７の電極エリアＦを少なくとも包含する大きさを有している。押圧体１７１は、基板挿着凹部１１２に挿着された基板７の電極エリアＦの上方にマスク１２´を介して配設する。

ここで、前記マスク１２´のマスク本体１２１´の厚みｓｔは、図３（ｃ）に示すように、マスク１２´の上面から半田球７４の頂部を覗かせるため、数１に示すように設定する。

ここでｄ：半田球の直径

押圧体１７１の初期位置を図７（ｂ）に示す上方位置とし、初期位置から押圧体１７１を昇降押圧手段１７２で下降すれば、図８（ｄ）に示すように、その当接面１７１ａは、マスク１２´の上面から露出した半田球７４の頂部に当接する。ここで、昇降押圧手段１７２で半田球７４を適宜な押圧力で押圧すれば、図６（ｃ）に示すように、電極７２の半導体実装面７２１に損傷を与えることなく、半田球７４は固着体７５に更に深く埋設され、半田球７４と固着体７５の接触面積はより増加する。もって、固着体７５を介して半導体実装面７２１に半田球７４を、さらに強固に固着することが可能となる。

また、固着部１７は、半田球７４を加熱する加熱手段を備えていてもよい。加熱手段は、例えば金属ヒータやセラミックヒータなど周知の加熱部材を押圧体１７１に適宜配設して構成することができる。押圧体１７１を半田球７４に当接しつつ、固着体７５の沸点以下かつ半田球７４の融点以下の適宜な温度で半田球７４を加熱すれば、半田球７４を通じて伝導した熱により固着体７５が活性化して濡れ性が高まり、半田球７４と固着体７５の接触面積が増大し、固着体７５を介して半導体実装面７２１に半田球７４を強固に固着することができる。

さらに、固着部１７は、半田球７４を加振する加振手段を備えていてもよい。加振手段は、例えばバイブレータや超音波発生器など周知の加振部材を押圧体１７１に適宜配設して構成することができる。押圧体１７１を半田球７４に当接しつつ、半田球７４に振動を与えれば、半田球７４を通じて伝播した振動により固着体７５の濡れ性が高まり半田球７４と固着体７５の接触面積が増大し、その固着体７５を介して半導体実装面７２１に半田球７４を強固に固着することができる。

なお、図８（ｄ）の一部に示すように、マスク１２´の板厚が半田球７４の直径より大きい場合には、位置決め開口部１２３に対応し位置決め開口部１２３に挿入可能に形成されるとともに半田球７４の頂部に当接可能な突起１７１ｂを押圧体１７１に設け、位置決め開口部１２３に挿入された半田球７４に突起１７１ｂが選択的に当接できるようにすればよい。

その突起付きの押圧体１７１は、例えば押圧体１７１のベースとなる金属板の表面に電気鋳造法で突起１７１ｂを形成することにより得ることができる。また、少なくとも異種の金属が２層以上積層された、例えばＴｉと４２％Ｎｉ合金を２層積層した薄板を用い、いずれか一方の金属をエッチング加工し突起１７１ｂを形成することにより得ることができる。さらに、少なくとも表面と裏面に金属層を有するとともにエッチングストッパーとして金属層の間に形成されたバリア層を有する薄板を用い、表面或いは裏面のいずれか一方をエッチング加工し突起１７１ｂを形成すれば、上記突起付き押圧体１７１を得ることができる。

上記構成の半田バンプ製造装置５´は、半導体実装面７２１に固着体７５を形成し、固着体７５に半田球７４を搭載し、さらに、その半田球７４を押圧し、加熱し、又は振動するものである。以下、半田バンプ製造装置５´の動作について詳述する。

半田バンプ製造装置５´は、上記説明と同様に、半導体実装面７２１に固着体７５を塗布し（図８（ａ）、固着体塗布工程）、基板７の上方にマスク１２´を装着し（図８（ｂ）、マスク装着工程）、マスク１２´の位置決め開口部１２３に半田球７４を挿入し（図８（ｃ）、半田球搭載工程）、半田球７４が固着体７５に載置された状態とする。
［固着工程］
半田球搭載部１´は、図７（ｂ）に示す初期位置から、図７（ａ）に示すように昇降押圧手段１７２で押圧体１７１を下降させ、図８（ｄ）に示すように、当接面１７１ａを半田球７４の頂部に当接させるとともに、所定の押圧力で半田球７４を押圧する。その後、半田球搭載部１´は、押圧体１７１を上昇させ、初期位置へ復帰させる。

半田バンプ製造装置５´は、上記説明と同様に基板７を取外す（図８（ｅ）、基板取外工程）。その後、固着体７５を加熱し或いは減圧雰囲気中で蒸発させ、半田球７４を加熱し、溶融し、溶融した半田球７４を冷却すれば、図８（ｆ）に示すように、電極７２上に半田バンプ７３が形成されることとなる。

上記説明のように、固着体７５に載置した半田球７４を押圧し、加熱し或いは振動することにより、半田球７４と固着体７５はより密接した状態となり、さらに半田球７４は半導体実装面７２１に強固に固着されることとなる。

本発明の半田バンプ製造装置のさらに別の態様について、図５及び９を参照して説明する。
半田バンプ製造装置は、図９（ａ）に示すように、基板７を載置するテーブルと、テーブルの外周に配設した固着体塗布部２及び半田球搭載部１とを備えていてもよい。その半田バンプ製造装置５ａによれば、基板７をテーブルに載置し、固着体塗布部２がテーブル方向へ移動して固着体７５を塗布し、半田球搭載部１がテーブル方向へ移動して固着体７５に半田球７４を搭載することとなる。

さらに、図９（ｂ）に示すように、半田バンプ製造装置５ｂは、前記固着体形成部２の上流に配設し、電極７２の半導体実装面７２１を洗浄する基板前処理部３を備えていれば望ましい。基板前処理部３は、図５（ｂ）に示すように、基板７の上方を平面方向に移動自在とし、液体５１２に混合した微小粒５１１を下方に照射する湿式ブラスト装置からなる洗浄手段５１を有している。その基板前処理部３によれば、前記固着体塗布工程の前の電極洗浄工程において、半導体実装面７２１に微小粒５１１を照射して、半導体実装面７２１に生じた酸化物や汚れを除去し、半導体実装面７２１を清浄にすることができる。半導体実装面７２１を清浄にすれば、さらに半導体実装面７２１に対する固着体７５の濡れ性を高まり、固着体７５は半導体実装面７２１を一様に流動し、半導体実装面７２１に広く分布することとなる。もって、固着体７５と半導体実装面７２１の密着力が向上し、さらに半田球７４は半導体実装面７２１に強固に固着される。

また、半導体実装面７２１を清浄にすれば、加熱し、溶融した半田球７４の半導体実装面７２１に対する濡れ性が高まり、溶融した半田球７４は半導体実装面７２１上を一様に流動し、半導体実装面７２１に一様に分布することとなる。もって、ブリッジやボイドなどの欠陥の少ない半田バンプ７３を形成することが可能となる。なお、洗浄手段５１は、上記説明に限定されることなく、例えばイオン、プラズマ、ＵＶ又は高エネルギービームを照射して半導体実装面７２１を洗浄する、イオン照射装置、プラズマ照射装置、ＵＶ照射装置又は高エネルギービーム照射装置などを用いて構成してもよい。

また、図９（ｃ）に示すように、半田バンプ製造装置５ｃは、半田球搭載手段１の下流に配設した、半田球７４を加熱し、溶解する半田球加熱部４を有していれば望ましい。半田球加熱部４は、図５（ｃ）に示すように、基板７の上方に配設した、赤外線４１１を下方に照射する赤外線加熱装置からなる加熱手段４１を有しており、半導体実装面７２１に搭載した半田球７４に赤外線４１１を照射して、半田球７４を加熱し、溶解するものである。なお、加熱手段４１は、上記説明に限定されることなく、熱風や高エネルギービームを半田球７４に照射する熱風照射装置や高エネルギービーム照射装置を用いて構成することもできる。

さらに、図９（ｄ）に示すように、半田バンプ製造装置５ｄは、上記基板前処理部３、固着体塗布部２、半田球搭載部１及び半田球加熱部４を備えていれば、電極７２に半田バンプ７３を形成する一連の処理を連続して行うことができるので、工業生産上能率的で望ましい。

なお、上記半田バンプ製造装置５〜５ｃは、上記基板前処理部３、固着体形成部２、半田球搭載部１又は半田球加熱部４を内部空間に配設する筐体（図示せず）と、前記筐体に連結し、筐体の内部空間を真空状態とする真空発生手段（図示せず）或いはＮ、Ａｒ、Ｈｅなどの不活性ガスを発生するガス発生手段を有していれば望ましい。そのような半田バンプ製造装置５〜５ｃとすれば、基板７や半田球７４の周囲を真空或いは不活性雰囲気として、半導体実装面７２１及び半田球７４の表面の酸化や汚れを防止でき、半導体実装面７２１及び半田球７４の表面を清浄に保持することが可能となる。

本発明で使用する固着体７５の表面張力に基づいた選択方法例を説明する。固着体７５は、表面張力が低く、半田球７４と半導体実装面７２１に対する濡れ性の高いものを選択する。固着体７５としては、イソプロピルアルコール、２−オクタノールなど多数のアルコール系の液体や、その液体に例えば、陽イオン性、陰イオン性、両性又は非イオン系の活性成分を含有させたもの、フラックス、無洗浄フラックス、ロジン（松脂）を含有しない無洗浄フラックス、或いはゲルが選択される。

なお、固着体７５は、半田球７４の融点以下の沸点を有するものを選択することが望ましい。そのような固着体７５を選択すれば、半田球７４を加熱する熱により同時に固着体７５は蒸発するので、固着体７５を除去する手間がなく能率的に半田バンプ７３を形成することが可能となる。

本発明は、導電性ボールのような球状体のみならず、例えば粉体や粒体など不定形状のものを所定のパターンでワークに配列する場合にも適用することが可能である。

本発明の半田バンプの製造装置の一例を示す概略構成図である。図１の半田球搭載部の構成を示す図である。図９の半田球搭載部の詳細を示す図である。図１の搭載装置の動作を説明する工程図である。図１の固着体塗布部、図９の基板前処理部及び半田球加熱部の構成を説明する図である。電極に搭載された半田球の状態を説明する図である。図１の半田球搭載部の別の態様を示す構成図である。図７の半田球搭載部の動作を説明する工程図である。本発明の半田バンプの製造装置の他の例を示す概略構成図である。半田球を搭載する基板の構成を説明する図である。従来の半田球の搭載方法を説明する図である。

符号の説明

１：半田球搭載部、１１：ホルダ、１２：マスク、１３：マスク移動手段
１４：供給手段、１５：振込手段、１６：除去手段
１７：固着部、１９：昇降テーブル
２：固着体塗布部
３：基板前処理部
４：半田球加熱部
５：半田バンプ製造装置
７：基板、７１：基板本体、７２：電極、７３：接続端子、７４：半田球
７５：固着体
８：半導体部品、８１：電極

Claims

半導体部品または基板の電極に半田球を搭載して半田バンプを形成する半田バンプの製造方法において、所定の仮固定力を有するとともに半田球の融点以下の沸点を有する液体からなる固着体を前記電極に形成する固着体形成工程と、前記固着体を介して前記電極に半田球を搭載する半田球搭載工程と、前記半田球搭載工程の後に半田球の融点以下かつ固着体の沸点以下の温度で加熱された固着部の当接面を半田球の表面に当接させて半田球を通じ固着体を加熱し、半田球を固着体に固着させる固着工程と、を有することを特徴とする半田バンプの製造方法。
半導体部品または基板の電極に半田球を搭載して半田バンプを形成する半田バンプの製造装置において、所定の仮固定力を有するとともに半田球の融点以下の沸点を有する液体からなる固着体を前記電極に形成する固着体形成手段を備えた固着体形成部と、前記電極に前記半田球を搭載する半田球搭載部とを有し、前記半田球搭載部は、半田球の融点以下かつ固着体の沸点以下の温度で半田球を加熱する加熱手段を備えるとともに前記固着体に搭載された半田球の表面に当接する当接面を備える固着部を有していることを特徴とする半田バンプの製造装置。