JP5279529B2 - ボール搭載マスク及びその製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、ボール挿入孔のボール搭載側開口周縁にめっきのサイドスプレット（side-spread）現象によるＲ形状を利用したボール案内部を有するボール搭載マスク及びその製造方法に関するものである。

従来、半導体ウエハ等のベースの所定位置に導電性ボールを振り分けて配列するボール搭載マスクにおいては、ボール挿入孔のボール搭載側開口周縁（エッジ）が角張っているため、導電性ボールが傷付き易く、また、導電性ボールの未搭載の原因にもなっている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２６３０５３号公報

近年、ボール搭載マスクのボール挿入孔の所定開口寸法公差が±２μｍ、又は１μｍの製品があり、従来のボール搭載マスクでは精度確保が厳しい状況になってきている。
また、ボール挿入孔をめっきの自由成長により形成した場合には、パターンの密集度により電流密度（電流効率）が変化することによる成長率（皮膜厚さ及びＲ形状）に差が出てくるため、その差がボール挿入孔の所定開口寸法の精度に影響を与えるという問題があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ボール挿入孔のボール搭載側開口周縁にめっきのサイドスプレット現象によるＲ形状を利用したボール案内部を形成することにより、導電性ボールの挿入性及び搭載率を向上させるようにしたボール搭載マスク及びその製造方法を提供するものである。

この発明に係るボール搭載マスクにおいては、搭載される導電性ボールの直径よりも若干大きい所定の開口寸法を有するボール挿入孔が多数形成されたものであって、搭載される導電性ボールの直径よりも若干大きい所定の開口寸法を有するボール挿入孔が多数形成されるようにめっきにより製作された第１マスク層と、ボール挿入孔のボール搭載側開口部周縁にめっきによるＲ形状加工が施されたボール挿入孔よりも大径のボール案内部を形成した第２マスク層とからなり、ボール挿入孔とボール案内部との間に、ボール案内部を形成する際に用いられたレジストを除去した痕跡である空間部が形成されているものである。

また、搭載される導電性ボールの直径よりも若干大きい所定の開口寸法を有する多数のボール挿入孔がレーザー加工により形成された第１マスク層と、ボール挿入孔のボール搭載側開口部周縁にめっきによるＲ形状加工が施されたボール挿入孔よりも大径のボール案内部を形成した第２マスク層とからなり、ボール挿入孔とボール案内部との間に、ボール案内部を形成する際に用いられたレジストを除去した痕跡である空間部が形成されているものである。

また、この発明に係るボール搭載マスクの製造方法においては、導電性母材上にレジストを形成し、搭載される導電性ボールの直径よりも若干大きい所定の開口寸法を有する多数のボール挿入孔を形成する第１マスク層をめっきで形成する第１マスク層形成工程と、第１マスク層のボール挿入孔のボール搭載側開口部周縁のみにレジストを形成し、めっきのサイドスプレット現象によるＲ形状加工が施されたボール挿入孔よりも大径のボール案内部を有する第２マスク層を形成する第２マスク層形成工程と、レジストを除去するレジスト除去工程と、導電性母材から第１マスク層及び第２マスク層を剥がす剥離工程とからなるものである。

また、ＳＵＳ基材を用意し、該ＳＵＳ基材に搭載される導電性ボールの直径よりも若干大きい所定の開口寸法を有する多数のボール挿入孔をレーザー加工により穿孔した第１マスク層を形成する第１マスク層形成工程と、第１マスク層のボール挿入孔のボール搭載側開口部周縁のみにレジストを形成し、めっきのサイドスプレット現象によるＲ形状加工が施されたボール挿入孔よりも大径のボール案内部を有する第２マスク層を形成する第２マスク層形成工程と、レジストを除去するレジスト除去工程とからなるものである。

この発明によれば、ボール挿入孔のボール搭載側開口周縁にめっきのサイドスプレット現象によるＲ形状加工が施されたボール案内部を形成することにより、導電性ボールの挿入性及び搭載率を向上させる効果がある。

この発明の実施例１におけるボール搭載マスクを示す斜視図である。 この発明の実施例１におけるボール搭載マスクを半導体ウエハ等のベースに使用している状態を示す斜視図である。 この発明の実施例１におけるボール搭載マスクの要部を示す縦断面図である。 この発明の実施例１におけるボール搭載マスクの製造方法の主な工程を示す縦断面図である。 この発明の実施例２におけるボール搭載マスクの要部を示す縦断面図である。 この発明の実施例３におけるボール搭載マスクの製造方法の主な工程を示す縦断面図である。 この発明の実施例４におけるボール搭載マスクの製造方法の主な工程を示す縦断面図である。 この発明の実施例４におけるボール搭載マスクの要部を示す縦断面図である。 この発明の実施例５におけるボール搭載マスクの製造方法の主な工程を示す縦断面図である。 この発明の実施例５におけるボール搭載マスクの要部を示す縦断面図である。 この発明の実施例６におけるボール搭載マスクの要部を示す縦断面図である。 この発明の実施例７におけるボール搭載マスクの要部を示す縦断面図である。 この発明の実施例８におけるボール搭載マスクの要部を示す縦断面図である。

実施例１．
図１はこの発明の実施例１におけるボール搭載マスクを示す斜視図、図２はこの発明の実施例１におけるボール搭載マスクを半導体ウエハ等のベースに使用している状態を示す斜視図、図３はこの発明の実施例１におけるボール搭載マスクの要部を示す縦断面図、図４はこの発明の実施例１におけるボール搭載マスクの製造方法の主な工程を示す縦断面図である。

図１及び図２において、１はアルミニウム材料等で四角形の枠状に構成された版枠、２は版枠１の内側に張設されたメッシュ（紗）からなるスクリーン、３はスクリーン２の中央開口部に接着固定されたボール搭載マスクである。このボール搭載マスク３は、金属からなる平板状をなし、周縁部が接着剤によりスクリーン２に対して接着されている。ボール搭載マスク３には、多数のボール挿入孔４が形成されたボール挿入孔集合体５が複数個形成されており、ここでは４個のボール挿入孔集合体５の例を示している。このボール搭載マスク３は、半導体ウエハ等のベース６に対して使用され、ベース６には多数の電極７が設けられており、ボール搭載マスク３の各ボール挿入孔４はベース６の各電極７に対応している。

この発明によるボール搭載マスク３は、図３に示すような構造をしている。すなわち、半導体ウエハ等のベース６上の所定位置に重ねて配置されるボール搭載マスク３のボール挿入孔４は、客先から指定される所定の開口寸法Ｄを有しており、搭載される導電性ボール８の直径よりも若干大きく形成されている。近年では指定される所定の開口寸法Ｄの寸法公差管理が非常に厳しくなってきている。このボール挿入孔４の直下位置のベース６上に電極７が対応して配置されている。そして、所定開口寸法Ｄのボール挿入孔４のボール搭載側開口部周縁にはめっきのサイドスプレット現象（レジスト周縁上にめっきがオーバーハングしながら縦横均等に成長して行くこと）によるＲ形状加工が施されたボール案内部９が形成されており、ボール案内部９の最下端の直径はボール挿入孔４の直径よりも若干大きい大径となるように形成されている。ボール搭載マスク３に搭載された導電性ボール８は、Ｒ形状加工が施されたボール案内部９に案内されることにより、導電性ボール８が入り易い構造となっている。また、ボール案内部９の最下端の直径とボール挿入孔４の直径Ｄとの差を、導電性ボール８の直径の１／２以下とすることにより、導電性ボール８が途中で残るようなことがない。１０はボール挿入孔４とボール案内部９との間に形成される空間部である。この空間部１０はめっきのサイドスプレット現象によるＲ形状加工が施されたボール案内部９を形成する際に用いられたレジストを除去した後の痕跡である。１１はボール搭載マスク３とベース６との間に配置されたスペーサ又は突起で、電極７を逃がすためのものである。

次に、この発明の実施例１におけるボール搭載マスクの製造方法を図４により説明する。この製造方法はめっきによる積層工程である。
先ず、導電性母材１２にボール挿入孔４を形成する第１マスク層１３をめっきで形成する（図４ａ参照）。ここでは通常のメタルマスクをめっきで製作する場合と同様に、導電性母剤２にレジストを塗布、露光、現像、めっきの各工程を経て形成されるので詳細な説明は省略するが、ボール挿入孔４の所定開口と同寸法のレジストを形成して所定開口寸法Ｄの精度を確保することができるので、近年の所定開口寸法Ｄの寸法公差管理が非常に厳しい状況にも十分対応することが可能である。次に、第１マスク層１３のボール挿入孔４のボール搭載側開口部周縁のみにボール案内部９を形成させるためのレジスト１４を塗布、露光、現像により形成する（図４ｂ参照）。そして、第１マスク層１３の表面に場合によりニッケルストライクめっきを実施した後、その上からめっきのサイドスプレット現象（レジスト周縁上にめっきがオーバーハングしながら縦横均等に成長して行くこと）によるＲ形状加工が施されたボール案内部９を有する第２マスク層１５を形成する（図４ｃ参照）。次に、レジスト１４を除去して、導電性母材１２から剥がすことにより、この発明によるボール搭載マスク３が得られる（図４ｄ参照）。このとき、レジスト１４を除去した後の痕跡である空間部１０がボール挿入孔４とボール案内部９との間に形成される。ここで、一例として、空間部１０の高さは約１０μｍ程度であり、Ｒ形状加工部の高さ及びその突出長はいずれも約２５μｍ程度であり、ボール搭載マスク３の全高は約７０μｍ程度である。
なお、Ｒ形状加工が施されたボール案内部９は、各ボール挿入孔４に対応して１個ずつ設けられているが、複数のボール挿入孔４に対して１個ずつ設けても良い。

この発明によれば、ボール挿入孔のボール搭載側開口周縁にめっきのサイドスプレット現象によるＲ形状加工が施されたボール案内部を形成することにより、導電性ボールの挿入性及び搭載率を向上させることができる。

実施例２．
図５はこの発明の実施例２におけるボール搭載マスクの要部を示す縦断面図である。上記実施例１では、ボール搭載マスク３とベース６との間にスペーサ又は突起１１を配置することにより電極７を逃がすようにしているが、この実施例２においては、図５に示すように、ボール搭載マスク３の半導体ウエハ等のベース６側となる下面にめっき層による突起部１６を形成することにより、ボール挿入孔４の下部周縁部に電極逃げ部１７を設けたものであり、導電性母材１２の電極逃げ部１７に相当する部分にレジストを形成して突起部１６をめっきにより形成する。
なお、Ｒ形状加工が施されたボール案内部９は、各ボール挿入孔４に対応して１個ずつ設けられているが、複数のボール挿入孔４に対して１個ずつ設けても良い。

実施例３．
図６はこの発明の実施例３におけるボール搭載マスクの製造方法の主な工程を示す縦断面図である。この製造方法はボール挿入孔４ａを形成する第１マスク層１３ａをＳＵＳ板とし、レーザー加工による開口加工工程を含むものである。
先ず、ＳＵＳ板を用意して、ボール挿入孔４ａをレーザー加工により穿孔した第１マスク層１３ａを形成する（図６ａ参照）。ここではレーザー加工により、ボール挿入孔４ａの所定開口寸法Ｄの精度を確保することができ、近年の所定開口寸法Ｄの寸法公差管理が非常に厳しい状況にも十分対応することが可能である。次に、第１マスク層１３ａのボール挿入孔４ａのボール搭載側開口部周縁のみにボール案内部９ａを形成させるためのレジスト１４ａを塗布、露光、現像により形成する（図６ｂ参照）。そして、第１マスク層１３ａの表面に場合によりニッケルストライクめっきを実施する。ＳＵＳ基材とニッケルめっき皮膜が剥がれないようにするためにはニッケルストライクめっきが必要である。このニッケルストライクめっきを実施した後、その上からめっきのサイドスプレット現象によるＲ形状加工が施されたボール案内部９ａを有する第２マスク層１５ａを形成する（図６ｃ参照）。次に、レジスト１４ａを除去することにより、この発明によるボール搭載マスク３ａが得られる（図６ｄ参照）。このとき、レジスト１４ａを除去した後の痕跡である空間部１０ａがボール挿入孔４ａとボール案内部９ａとの間に形成される。
なお、Ｒ形状加工が施されたボール案内部９ａは、各ボール挿入孔４ａに対応して１個ずつ設けられているが、複数のボール挿入孔４ａに対して１個ずつ設けても良い。

実施例４．
図７はこの発明の実施例４におけるボール搭載マスクの製造方法の主な工程を示す縦断面図、図８はこの発明の実施例４におけるボール搭載マスクの要部を示す縦断面図である。

この発明の実施例４におけるボール搭載マスクの製造方法を図７により説明する。この製造方法はめっきによる積層工程である。
先ず、導電性母材１２ｂ上に電極逃げ部１７のレジスト１８を形成する（図７ａ参照）。次に、電極逃げ部１７形成用の突起部１６をめっき形成し、更にその上にめっきのサイドスプレット現象によるＲ形状加工が施されたボール挿入孔４ｂを有する一連の第１マスク層１３ｂを形成する（図７ｂ参照）。次に、第１マスク層１３ｂのボール挿入孔４ｂのボール搭載側開口部周縁にボール案内部９ｂを形成させるためのレジスト１４ｂを塗布、露光、現像により形成する（図７ｃ参照）。そして、第１マスク層１３ｂの表面に場合によりニッケルストライクめっきを実施した後、その上から上部周縁が直角形状のボール案内部９ｂを有する第２マスク層１５ｂをめっきにより形成する（図７ｄ参照）。次に、レジスト１８、１４ｂを除去する（図７ｅ参照）。そして、導電性母材１２ｂから剥がすことにより、この発明によるボール搭載マスク３ｂが得られる（図７ｆ参照）。

上記実施例１では、所定開口寸法Ｄのボール挿入孔４のボール搭載側開口部周縁にめっきのサイドスプレット現象によるＲ形状加工が施されたボール案内部９を形成しているが、この実施例４においては、図８に示すように、めっきのサイドスプレット現象によるＲ形状加工が上半部に施されたボール挿入孔４ｂの上層に、更に導電性ボール８を案内する例えば約７０μｍ程度の深さに凹ませたボール案内部９ｂを形成したものである。なお、１７はボール挿入孔４ｂの下部周縁部に設けられた電極逃げ部であり、凹ませたボール案内凹部９ｂの底面から電極逃げ部１７までの高さは例えば約２００μｍ程度である。
なお、ボール案内部９ｂは、上部周縁がほぼ直角形状であるが、傾斜を持たせても良い。また、各ボール挿入孔４ｂに対応して１個ずつ設けられているが、複数のボール挿入孔４ｂに対し１個ずつ設けても良い。

実施例５．
図９はこの発明の実施例５におけるボール搭載マスクの製造方法の主な工程を示す縦断面図、図１０はこの発明の実施例５におけるボール搭載マスクの要部を示す縦断面図である。この製造方法は開口径の精度向上のため、ボール挿入孔の開口部全体をレジストで形成するものである。

先ず、導電性母材１２ｃに第１のレジストを塗布して電極逃げ部１７となる第１レジスト部を露光する。露光後に第２のレジストを塗布してボール挿入孔４ｃの開口部となる第２レジスト部を露光する。露光後に第１レジスト、第２のレジストを現像して第１レジスト部１８ａと第２レジスト部１９を同時に形成する（図９ａ参照）。次に、導電性母材１２ｃに第１レジスト部１８ａと第２レジスト部１９により電極逃げ部１７及びボール挿入孔４ｃが形成された第１マスク層１３ｃをめっきで形成する（図９ｂ参照）。ここで、第１マスク層１３ｃのボール挿入孔４ｃが形成される下層部では、通常のメタルマスクをめっきで製作する場合と同様に、ボール挿入孔４ｃの所定開口と同寸法のレジストを形成して所定開口寸法Ｄの精度を確保することができるので、近年このボール挿入孔４ｃはストレートだけでなく逆テーパー状であっても良い。また、第１マスク層１３ｃのボール挿入孔４ｃが形成される上層部では、ボール搭載側開口部周縁にめっきのサイドスプレット現象によるＲ形状加工が施されたボール入口部２０を同時に形成することができる。次に、出っ張ったレジスト１９を研磨する（図９ｃ参照）。その後の工程は、上記実施例４における図７（ｃ）〜（ｆ）の製造工程と同一であるので、説明を省略する。なお、図９ｃに進まずに、図９ｂで止めてしまえば、ボール案内部９ｃの無い形状のボール搭載マスクが得られることは言うまでも無い。

この実施例５によって得られるボール搭載マスク３ｃは、図１０に示すように、めっきのサイドスプレット現象によるＲ形状を利用したボール入口部２０の下層に形成されるボール挿入孔４ｃは、所定開口と同寸法のレジストを形成して所定開口寸法Ｄの精度を確保することができる。
なお、ボール案内部９ｃは、上部周縁がほぼ直角形状であるが、傾斜を持たせても良い。また、各ボール挿入孔４ｃに対応して１個ずつ設けられているが、複数のボール挿入孔４ｃに対し１個ずつ設けても良い。

実施例６．
図１１はこの発明の実施例６におけるボール搭載マスクの要部を示す縦断面図である。
上記実施例５では、ボール案内部９ｃは上部周縁が直角形状であるが、この実施例６によって得られるボール搭載マスク３ｄは、図１１に示すように、ボール案内部９ｄは上部周縁をＲ形状加工が施されたものとしたものである。

実施例７．
図１２はこの発明の実施例７におけるボール搭載マスクの要部を示す縦断面図である。
上記実施例５では、ボール挿入孔４ｃはストレート状の孔であるが、この実施例７によって得られるボール搭載マスク３ｅは、図１２に示すように、ボール挿入孔４ｅは逆テーパー状の孔が施されたものとしたものである。また、ボール案内部９ｅも上部周縁をＲ形状加工が施されたものとしている。

実施例８．
図１３はこの発明の実施例８におけるボール搭載マスクの要部を示す縦断面図である。
上記実施例８によって得られるボール搭載マスク３ｆは、図１３に示すように、ボール挿入孔４ｆは逆テーパー状の孔が施されたものとしているが、ボール案内部９ｆは上部周縁をほぼ直角形状としたものである。

１ 版枠
２ スクリーン
３、３ａ〜３ｆ ボール搭載マスク
４、４ａ〜４ｆ ボール挿入孔
５ ボール挿入孔集合体
６ ベース
７ 電極
８ 導電性ボール
９、９ａ〜９ｆ ボール案内部
１０ 空間部
１１ スペーサ
１２、１２ａ、１２ｂ 導電性母材
１３、１３ａ〜１３ｃ 第１マスク層
１４、１４ａ レジスト
１５、１５ａ〜１５ｃ 第２マスク層
１６ 突起部
１７ 電極逃げ部
１８ａ 第１レジスト部
１９ 第２レジスト部
２０ ボール入口部

Claims (6)

1. 搭載される導電性ボールの直径よりも若干大きい所定の開口寸法を有するボール挿入孔が多数形成されたボール搭載マスクであって、
   前記搭載される導電性ボールの直径よりも若干大きい所定の開口寸法を有するボール挿入孔が多数形成されるようにめっきにより製作された第１マスク層と、前記ボール挿入孔のボール搭載側開口部周縁にめっきによるＲ形状加工が施された前記ボール挿入孔よりも大径のボール案内部を形成した第２マスク層とからなり、前記ボール挿入孔とボール案内部との間に、前記ボール案内部を形成する際に用いられたレジストを除去した痕跡である空間部が形成されていることを特徴とするボール搭載マスク。
2. 搭載される導電性ボールの直径よりも若干大きい所定の開口寸法を有するボール挿入孔が多数形成されたボール搭載マスクであって、
   前記搭載される導電性ボールの直径よりも若干大きい所定の開口寸法を有する多数のボール挿入孔がレーザー加工により形成された第１マスク層と、前記ボール挿入孔のボール搭載側開口部周縁にめっきによるＲ形状加工が施された前記ボール挿入孔よりも大径のボール案内部を形成した第２マスク層とからなり、前記ボール挿入孔とボール案内部との間に、前記ボール案内部を形成する際に用いられたレジストを除去した痕跡である空間部が形成されていることを特徴とするボール搭載マスク。
3. 搭載される導電性ボールの直径よりも若干大きい所定の開口寸法を有するボール挿入孔が多数形成されたボール搭載マスクの製造方法であって、
   導電性母材上にレジストを形成し、前記搭載される導電性ボールの直径よりも若干大きい所定の開口寸法を有する多数のボール挿入孔を形成する第１マスク層をめっきで形成する第１マスク層形成工程と、前記第１マスク層のボール挿入孔のボール搭載側開口部周縁のみにレジストを形成し、めっきのサイドスプレット現象によるＲ形状加工が施された前記ボール挿入孔よりも大径のボール案内部を有する第２マスク層を形成する第２マスク層形成工程と、前記レジストを除去するレジスト除去工程と、前記導電性母材から第１マスク層及び第２マスク層を剥がす剥離工程とからなることを特徴とするボール搭載マスクの製造方法。
4. 搭載される導電性ボールの直径よりも若干大きい所定の開口寸法を有するボール挿入孔が多数形成されたボール搭載マスクの製造方法であって、
   ＳＵＳ基材を用意し、該ＳＵＳ基材に前記搭載される導電性ボールの直径よりも若干大きい所定の開口寸法を有する多数のボール挿入孔をレーザー加工により穿孔した第１マスク層を形成する第１マスク層形成工程と、前記第１マスク層のボール挿入孔のボール搭載側開口部周縁のみにレジストを形成し、めっきのサイドスプレット現象によるＲ形状加工が施された前記ボール挿入孔よりも大径のボール案内部を有する第２マスク層を形成する第２マスク層形成工程と、前記レジストを除去するレジスト除去工程とからなることを特徴とするボール搭載マスクの製造方法。
5. 第１マスク層の上にニッケルストライクめっきを実施した後、その上からめっきのサイドスプレット現象によるＲ形状加工が施された第２マスク層を形成することを特徴とする請求項３又は請求項４記載のボール搭載マスクの製造方法。
6. 搭載される導電性ボールの直径よりも若干大きい所定の開口寸法を有するボール挿入孔が多数形成されたボール搭載マスクの製造方法であって、
   導電性母材上に電極逃げ部形成用のレジスト及びその上にボール挿入孔形成用のレジストを形成し、電極逃げ部形成用の突起部をめっき形成し、更にその上に前記搭載される導電性ボールの直径よりも若干大きい所定の開口寸法を有し、めっきのサイドスプレット現象によるＲ形状加工が施された多数のボール挿入孔を形成する第１マスク層をめっきで形成する第１マスク層形成工程と、前記ボール挿入孔のボール搭載側開口部周縁に前記ボール挿入孔よりも大径の直角形状のボール案内部を有する第２マスク層をめっきにより形成する第２マスク層形成工程と、前記レジストを除去するレジスト除去工程と、前記導電性母材から第１マスク層及び第２マスク層を剥がす剥離工程とからなることを特徴とするボール搭載マスクの製造方法。

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