JP5944979B1 - はんだ転写シート、はんだバンプ及びはんだ転写シートを用いたはんだプリコート方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ブリッジを発生させることなく、はんだ転写量を増やすことが可能なはんだ転写シートを提供する。【解決手段】はんだ転写シート１Ａは、基材５と、基材５の表面に形成された粘着層４と、粘着層４の表面に形成されたはんだ粉末含有粘着層３と、はんだ粉末含有粘着層３の表面に形成されたはんだ粉末層２とを備え、はんだ粉末層２は、はんだ粉末２０が１層の面状に配列され、はんだ粉末含有粘着層３は、はんだ粉末３０と粘着剤成分３１が混合され、はんだ粉末３０が複数層に重なる厚さを有する。【選択図】 図１

Description

本発明は、はんだバンプを形成するはんだを、はんだバンプ形成対象部に転写するはんだ転写シート、はんだ転写シートを用いて作成したはんだバンプ及びはんだ転写シートを用いたはんだプリコート方法に関する。

プリント基板等の基板に他の基板や電子部品を実装する場合、基板の電極に電子部品等の電極がはんだ付けされる。この場合、基板側の電極にはんだバンプを予め形成しておき、このはんだバンプと電子部品等の電極をリフロー法によりはんだ付けする方法が簡便である。

はんだバンプの形成は、最も一般的には、マスクを用いたソルダペーストの印刷とその後の加熱によるはんだの溶融により行われる。しかし、この印刷法は、基板上の電極の電極数が増えて電極が微細になり、電極ピッチが狭くなるに従って、ブリッジの発生やはんだ量バラツキにより歩留りが低下し、それによる製造コストの上昇は避けられない。

最近、はんだ転写シートを用いてはんだバンプを形成する方法がいくつか提案されている。特許文献１には、ソルダレジスト層により形成された凹部にはんだ粉末を充填した転写シートが提案されている。転写シートの凹部は基板の電極と同じパターンを有する。

このはんだ転写シートを、その凹部が基板の電極と対向するように配置し、加圧下に加熱してはんだ粉末を溶融させると、基板の電極上にはんだバンプが形成される。この方法では、転写シートの位置合わせが不可欠である。また、転写シートに所定パターンで凹部を形成する必要があるため、転写シートの製造コストが高くなる。

これに対し、特許文献２に記載のように、支持基板上の全面に粘着剤層を利用してはんだ粉末が１層で付着している転写シートを用いる方法もある。この転写シートは、そのはんだ粉末面が基板上の電極と対向するように配置する。基板は、電極以外の領域が予めソルダレジストで被覆されている。次に、転写シートを載せた基板を加圧下で加熱してはんだ粉末を溶融させると、電極部分では溶融はんだに濡れてはんだが付着するが、ソルダレジストの部分は溶融はんだに濡れない。

その後、冷却により溶融はんだが固化してから、転写シートを基板から剥がすと、電極上にはんだバンプが形成された基板が得られる。転写シートのソルダレジストに対向する部分のはんだは、転写シートに付着したまま固化する。この転写シートは、全面にはんだ粉末が付着しており、凹部を有していないため、低コストで容易に製造できる。また、転写シートを基板上に配置する際の位置合わせという、厄介な作業が不要になるというものである。

更に、特許文献３に記載のように、微細パターンのはんだバンプの形成方法として、特許文献２のように転写時にはんだ粉末を溶融せずに、はんだの融点よりも低い温度で加熱、加圧することで、固相拡散接合ではんだ転写シートのはんだ粉末を電極に転写するはんだバンプ形成方法もある。

また、特許文献４に記載のように、はんだ転写によるはんだバンプの形成方法として、微細なパターンで高さが必要な場合には、はんだ粉末が１層のときと同様に、はんだブリッジや電極破壊の転写不具合等の問題を起こさずに転写するために、複数層のはんだ粉末を固相拡散接合で焼結したはんだ粉末焼結体からなるはんだ層を有するはんだ転写シートを使用する方法もある。

ＷＯ２００６／０４３３７７ Ａ１ ＷＯ２００６／０６７８２７ Ａ１ ＷＯ２０１０／０９３０３１ Ａ１ 特開２０１４−０４５０７８ Ａ１

特許文献２及び特許文献３のはんだ転写シートは、位置合わせが不要であり、微細なパターンのはんだ付けが可能な優れたものであるが、粘着剤上のはんだ粉末が１層で形成されているので、電極に転写するはんだ量を多くできないという問題があった。また、転写するはんだ量を多くするために、特許文献４のように予め複数層のはんだ粉末を固相拡散接合で焼結したはんだ粉末焼結体を用意することも考えられるが、固相拡散接合させるためには、はんだ粉末を固相線温度以下の温度に維持した状態で加圧及び加熱する必要がある。

電極へのはんだ転写量を多くして、高さが確保できるはんだバンプを形成するためには、はんだ粉末の粒径を大きくすることが考えられる。しかし、微細化した電極に対してはんだ粉末の粒径が大きくなると、隣接した電極間で溶融したはんだがつながり、そのまま固化することによりブリッジと称する状態が発生するという問題が生じる。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、ブリッジを発生させることなく、はんだ転写量を増やすことが可能なはんだ転写シート、はんだ転写シートを用いて作成したはんだバンプ及びはんだ転写シートを用いたはんだプリコート方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、はんだ粉末を粘着剤成分に混合させて、はんだ粉末を多層とした層を設けることで、転写性を確保し、かつ、直接電極面に触れるはんだ粉末の粒径を大きくすることなく、はんだの転写量を増やせることを見出した。

そこで本発明は、基材と、基材の一の面に形成された粘着層と、粘着層の一の面に形成されたはんだ粉末含有粘着層と、はんだ粉末含有粘着層の一の面に形成されたはんだ粉末層とを備え、はんだ粉末層は、はんだ粉末が１層の面状に配列され、はんだ粉末含有粘着層は、はんだ粉末と粘着剤成分が混合されて所定のはんだ量を有するはんだ転写シートである。

また、本発明は、はんだ粉末含有粘着層の粘着剤成分が、側鎖結晶性ポリマーを含有し、側鎖結晶性ポリマーの融点以上で流動性を持つことで粘着力が発現し、かつ、側鎖結晶性ポリマーの融点未満の温度で結晶化することで粘着力が低下する粘着剤層であるはんだ転写シートである。

さらに、本発明は、側鎖結晶性ポリマーが、３０℃以上７０℃未満の融点を有するはんだ転写シートである。

また、本発明は、側鎖結晶性ポリマーの融点未満の温度下において、粘着剤の粘着力が２．０Ｎ／２５ｍｍ未満であるはんだ転写シートである。

また、本発明は、上述したはんだ転写シートを用いて形成したはんだバンプである。

更に、本発明は、以下の各工程を備えたはんだ転写シートを用いたはんだプリコート方法である。
Ａ．基材上へ粘着剤を塗布して粘着層を形成する工程；
Ｂ．前記粘着層上にはんだ粉末と粘着剤からなるはんだ粉末含有粘着層を形成する工程；
Ｃ．前記はんだ粉末含有粘着層上にはんだ粉末を散布する工程；
Ｄ．上記はんだ粉末含有粘着層上の余剰粉末はんだを除去して、はんだ粉末層を形成する工程；
Ｅ．前記粘着層と、はんだ粉末含有粘着層、および前記はんだ粉末層を備えたはんだ転写シートの前記はんだ粉末層をワークの電極側に重ねる工程；
Ｆ．前記はんだ転写シートとワークとを重ね合せたものへ加熱と加圧を同時に行う工程；
Ｇ．はんだ固化後、前記はんだ転写シートを除去する工程。

本発明では、はんだ粉末層が接合対象物である基板の電極に対向する向きとして、はんだ転写シートが電極に貼り合わせられる。そして、加熱、加圧されることで、はんだ粉末層のはんだ粉末が電極に拡散接合される。なお、拡散接合とは、はんだが溶融して接合される場合と、はんだが固相線以下の温度で固相拡散現象によって接合される場合の両方の接合を指す。

次に、はんだ転写シートから基材が剥離されると、はんだ粉末層のはんだ粉末が電極と拡散接合された部位、及び、はんだ粉末含有粘着層のはんだ粉末がはんだ粉末層のはんだ粉末と直接的及び間接的に拡散結合している部位では、基材及び粘着層がはんだ粉末含有粘着層から剥離される。一方、はんだ粉末層のはんだ粉末が電極と接していない部位、及び、はんだ粉末含有粘着層のはんだ粉末がはんだ粉末層のはんだ粉末と直接的にも間接的にも拡散結合していない部位では、はんだ粉末層及びはんだ粉末含有粘着層は基材側に残る。

次に、電極にはんだ転写シートのはんだ層及びはんだ粉末含有粘着層が接合された基板をリフロー炉に投入してはんだ付けを行うことで、はんだ層のはんだ粉末及びはんだ粉末含有粘着層のはんだ粉末が溶融して電極に濡れ広がり、はんだバンプが形成される。以上の通り、本発明は、はんだ粉末を固相拡散接合によって複層に積み上げる特許文献４とは異なり、はんだ粉末と粘着剤成分が混合されて所定のはんだ量を有するはんだ粉末含有粘着層を有する点に特徴がある。

本発明では、はんだ粉末が１層に配列された最上層のはんだ粉末層に加えて、所定のはんだ量を有するはんだ粉末含有粘着層を設けることで、はんだ粉末層のはんだ粉末の粒径を大きくすることなく、はんだの転写量を多くして、形成されるはんだバンプの高さを高くすることができる。はんだ粉末層のはんだ粒子の粒径を大きくする必要がなく、粘着剤によってはんだ粉末含有粘着層中のはんだ粉末が固定されていて、転写時等にはんだ粉末が位置ずれを起こしにくいので、ブリッジの発生を抑制することができる。

また、本発明では、はんだ粉末層は、はんだ粉末が粘着剤成分と混合されておらず、はんだ粉末が直接電極と接することで、温度と圧力ではんだ粉末と電極が確実に拡散接合される。そして、はんだ粉末含有粘着層で粘着剤成分によりはんだ粉末をつなぎ合わせる力は、はんだ粉末含有粘着層のはんだ粉末がはんだ粉末層のはんだ粉末と直接的及び間接的に拡散接合でつながる力より弱いので、はんだ粉末含有粘着層のはんだ粉末が粉末層のはんだ粉末と直接的及び間接的に拡散接合している部位と直接的にも間接的にも拡散接合していない部位の途中で分離して基材側から電極側へ転写される。これにより、はんだブリッジ等の不良の発生を抑制しながら、形成されるはんだバンプの高さを高くすることができる。更に、転写時に電極側からの加熱温度を基材側からの加熱温度より高く設定すれば、はんだ粉末含有粘着層のはんだ粉末とはんだ粉末層のはんだ粉末と直接的及び間接的に拡散接合するはんだ粉末含有粘着層のはんだ粉末量が多くなるので、基材側から電極側へ転写されるはんだ粉末含有粘着層中のはんだ粉末量をより多くすることができる。

本実施の形態のはんだ転写シートの一例を示す構成図である。 本実施の形態のはんだ転写シートの製造方法の一例を示す説明図である。 本実施の形態のはんだ転写シートの使用例を示す説明図である。 本発明の形態のはんだ転写シートを使用して形成したはんだバンプの一例を示す説明図である。 実施例と比較例のはんだバンプの形状を示す説明図である。

以下、図面を参照して、本発明のはんだ転写シートの実施の形態について説明する。

＜本実施の形態のはんだ転写シートの構成例＞
図１は、本実施の形態のはんだ転写シートの一例を示す構成図である。本実施の形態のはんだ転写シート１Ａは、はんだ粉末層２と、はんだ粉末含有粘着層３と、粘着層４と、基材５を備える。

はんだ転写シート１Ａは、基材５の一の面である表面に粘着層４が形成され、粘着層４の一の面である表面にはんだ粉末含有粘着層３が形成される。そして、はんだ粉末含有粘着層３の一の面である表面にはんだ粉末層２が形成される。

はんだ粉末含有粘着層３は、粘着層４を構成する粘着剤成分４１が持つ粘着性によって基材５に貼着される。はんだ粉末含有粘着層３は、はんだ粉末３０と粘着剤成分３１が混合され、所定のはんだ量を有する。はんだ粉末含有粘着層３において、粘着層４と接しないはんだ粉末３０は、粘着剤成分３１によりつなぎ合わせられる。

はんだ粉末層２は、はんだ粉末２０が、はんだ粉末含有粘着層３の粘着剤成分３１が持つ粘着性によって、はんだ粉末含有粘着層３に貼着される。

はんだ粉末含有粘着層３の粘着剤成分３１は、側鎖結晶性ポリマーからなり、側鎖結晶性ポリマーの融点以上の温度下において流動性を持つことで粘着力が発現し、かつ、側鎖結晶性ポリマーの融点未満の温度で結晶化することで粘着力が低下するものが好ましい。具体的には、側鎖結晶性ポリマーの融点未満の温度下において、粘着力が２．０Ｎ／２５ｍｍ未満である粘着剤成分を使用するのが好ましい。ここで、側鎖結晶性ポリマーの融点とは、ある平衡プロセスにより、最初は秩序ある配列に整合されていた重合体の特定部分が無秩序状態となる温度を意味し、示差熱走査熱量計（ＤＳＣ）によって１０℃／分の測定条件で測定して得られる値をいう。

粘着剤成分３１が有する側鎖結晶性ポリマーは、３０℃以上７０℃未満の融点を有するものが用いられる。このため、はんだ粉末３０と粘着剤成分３１からなるはんだ粉末含有粘着層３上にはんだ粉末２０からなるはんだ粉末層２を形成する工程は、粘着性を高くする観点から、基材５を３０〜７０℃前後に加温しながら行われる。

これは、はんだ粉末層２を形成する工程において側鎖結晶性ポリマーが溶融し、粘着剤成分３１の粘着性を発揮し易いためである。また、上述した通り、はんだ粉末層２を形成する工程は、基材５を３０〜７０℃前後に加温しながら行われるが、はんだ粉末層２を形成する工程の後に１０℃前後冷却される。そして、この冷却の際には、側鎖結晶性ポリマーの側鎖が結晶化するため、はんだ粉末含有粘着層３に形成したはんだ粉末層２をより強く保持することができる。

粘着層４の粘着剤成分４１としては、はんだ粉末含有粘着層３との密着性（貼付け性）を損なわないことと、転写シート転写時の貯蔵弾性率が１×１０^６Ｐａ以下であれば、特に限定はされない。

粘着剤成分４１としては、密着性を考慮し、はんだ粉末含有粘着層３と同様の粘着剤成分を使用するのが好ましい。

また基板（以下、ワークという）からの剥離性、及び、はんだ粉末含有粘着層３と粘着層４との粘着性の観点から、はんだ粉末含有粘着層３に使用する粘着剤成分３１の貯蔵弾性率が、粘着層４の粘着剤成分４１よりも固くなるように、粘着剤成分３１を調整するのが好ましい。

粘着剤成分４１が有する側鎖結晶性ポリマーは、３０℃以上７０℃未満の融点を有するものが用いられる。このため、粘着層４上にはんだ粉末３０と粘着剤成分３１からなるはんだ粉末含有粘着層３を形成する工程でも、粘着性を高くする観点から、基材５を３０〜７０℃前後に加温しながら行われる。

これは、はんだ粉末含有粘着層３を形成する工程において側鎖結晶性ポリマーが溶融し、粘着剤成分４１の粘着性を発揮し易いためである。また、上述した通り、はんだ粉末含有粘着層３を形成する工程は、基材を３０〜７０℃前後に加温しながら行われるが、はんだ粉末含有粘着層３を形成する工程の後に１０℃前後冷却される。そして、この冷却の際には、側鎖結晶性ポリマーの側鎖が結晶化するため、粘着層４に形成したはんだ粉末含有粘着層３をより強く保持することができる。

上記特性を満足する側鎖結晶性ポリマーとして、例えば、アクリル酸エステル共重合物が挙げられる。アクリル酸エステル共重合物としては、側鎖結晶性ポリマーが炭素数１６以上の直鎖アルキル基を有するアクリル酸エステル、または、メタクリル酸エスエルを３０〜９０重量％と、炭素数１〜６のアルキル基を有するアクリル酸エスエル、または、メタクリル酸エステルを１０〜７０重量％と、極性モノマー１〜１０重量％とを重合させて得られる重合物が挙げられる。

アクリル酸エステル共重合物は、電極への転写時に金属酸化膜を除去するフラックスとしての機能も持つ。アクリル酸エスエル共重合物は、はんだ粉末含有粘着層３のはんだ粉末３０及びはんだ粉末層２のはんだ粉末２０の融点より高い沸点を有し、はんだ粉末３０及びはんだ粉末２０が溶融する温度では揮発しない。

なお、はんだ粉末含有粘着層３の粘着剤成分３１、及び、粘着層４の粘着剤成分４１には、架橋剤を含有するのが好ましい。架橋剤としては、例えば、イソシアネート系化合物、アジリジン系化合物、エポキシ系化合物、金属キレート系化合物等が挙げられる。これらは単独で使用しても良いし、２種以上を併用してもよい。

はんだ粉末層２のはんだ粉末２０は、Ｓｎを主成分としたはんだ合金で構成される。はんだ粉末２０は、本例では、Ｓｎ−２．５Ａｇ（Ａｇ：２．５重量％、Ｓｎ：残部）で構成される。はんだ粉末含有粘着層３のはんだ粉末３０は、はんだ粉末層２と同様に、本例ではＳｎ−２．５Ａｇで構成される。

はんだ粉末層２のはんだ粉末２０と、はんだ粉末含有粘着層３のはんだ粉末３０は、同じ組成であっても良いし、異なる組成の組み合わせであっても良い。また、はんだ粉末２０とはんだ粉末３０の粒径は同じで良いが、はんだ粉末２０の粒径は、はんだ粉末３０の粒径よりも小となる関係（はんだ粉末２０の粒径≦はんだ粉末３０の粒径）を満たせば良い。その理由としては、はんだ転写量を多くするためにはんだ粉末２０の粒径を大きくすると上述のようにはんだブリッジが発生しやすくなるが、はんだ粉末含有粘着層３中のはんだ粉末３０は粘着剤によって固定されているので、はんだ粉末３０の粒径を大きくしても転写時等にはんだ粉末３０が位置ずれを起こしにくいので、ブリッジの発生を抑制しつつ、はんだバンプの高さを高くすることができるからである。なお、はんだ粉末の組成は上記例に限るものではなく、ＳｎやＡｇ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｓｂを主成分としたはんだ合金であれば良く、更にＳｎ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ａｕ、Ｃｒの中から少なくとも１種以上の主成分とした元素以外の元素を添加しても良い。

基材５は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレンエチルアクリレート共重合体、エチレンポリプロピレン共重合体、ポリ塩化ビニル等の合成樹脂が使用される。基材５は、単層構造あるいは複層構造の何れであっても良く、その厚さとしては、通常５μｍ以上〜５００μｍ以下であることが好ましい。また、基材には、粘着層に対する密着性を高める上で、例えば、コロナ放電処理、プラズマ処理、ブラスト処理、ケミカルエッチング処理、プライマー処理等の表面処理を施すことができる。

本実施の形態のはんだ転写シート１Ａでは、一例として、はんだ粉末２０及びはんだ粉末３０の粒径は４μｍとした。はんだ粉末含有粘着層３の厚さは１５μｍとした。はんだ粉末含有粘着層３におけるはんだ粉末３０と粘着剤成分３１との体積比は、はんだ粉末３０同士が最も密着した状態で形成されるように、はんだ粉末３０：粘着剤成分３１＝７４：２６とした。

＜本実施の形態のはんだ転写シートの製造方法例＞
図２は、本実施の形態のはんだ転写シートの製造方法の一例を示す説明図である。

（ａ）粘着層４の作製方法
基材５の少なくとも片面に粘着層４を設けるには、粘着層４を構成する粘着剤成分４１に溶剤を加えて作成した溶液を、コーター等によって基材５の少なくとも片面に塗布して乾燥させる。これにより、図２（ａ）に示すように、基材５の表面に所定の厚さで粘着層４が形成される。この粘着層４は、後述するはんだ粉末含有粘着層３を貼着する役割と、転写シートを転写する際の加圧工程時のクッションとなる役割も有する。

（ｂ）はんだ粉末含有粘着層３の作製方法
はんだ粉末含有粘着層３を構成する粘着剤成分３１、本例では、粘着層４を構成する粘着剤成分４１と同じものに溶剤に加え、さらに、はんだ粉末３０を加えて作成した溶液を、コーター等によって、図示しない他の基材の片面に塗布して乾燥させる。なお、はんだ粉末含有粘着層３の作製で使用される基材は、後の工程ではんだ粉末含有粘着層３から剥離されるので、溶剤を塗布する前に、剥離が容易になるような表面処理を行うと良い。

上述したはんだ粉末含有粘着層３、及び、粘着層４作製時の溶液には、例えば、架橋剤、粘着付与剤、可塑剤、老化防止剤、紫外線吸収剤等の各種添加剤を添加することができる。

溶剤の塗布に使用されるコーターとしては、例えば、ナイフコーター、ロールコーター、カレンダーコーター、コンマコーター、グラビアコーター、ロッドコーター等が挙げられる。

（ｃ）はんだ粉末含有粘着層３と粘着層４の貼着方法
基材５に形成された粘着層４と、図示しない他の基材に形成されたはんだ粉末含有粘着層３とを所定の温度で貼り合わせることで、はんだ粉末含有粘着層３と粘着層４が貼着される。

はんだ粉末含有粘着層３と粘着層４を貼着する工程は、例えば、粘着層４の粘着剤成分４１と、はんだ粉末含有粘着層３の粘着剤成分３１の融点以上で、粘着性を高めることが可能な所定の温度に設定されたホットプレート上に、粘着層４が形成された基材５が載せられる。基材５を介して粘着層４が加熱された状態で、粘着層４とはんだ粉末含有粘着層３を対向する向きとして、はんだ粉末含有粘着層３が形成された図示しない他の基材が載せられることで、はんだ粉末含有粘着層３と粘着層４が貼着される。

そして、はんだ粉末含有粘着層３と粘着層４が貼着された基材５がホットプレート上から取り出された後、冷却され、冷却の後、図示しない他の基材が剥離されることで、図２（ｂ）に示すように、基材５に形成された粘着層４の表面に、粘着剤成分３１にはんだ粉末３０が混合され、はんだ粉末３０が複数層に重ねられたはんだ粉末含有粘着層３が形成される。

粘着層４の厚さとしては、５μｍ以上〜６０μｍ以下であるのが好ましく、５μｍ以上〜５０μｍ以下であるのがより好ましく、５μｍ以上〜４０μｍ以下であるのがさらに好ましい。また、はんだ粉末含有粘着層３の厚さとしては、５μｍ以上〜６０μｍ以下であるのが好ましく、５μｍ以上〜４０μｍ以下であるのがより好ましく、１０μｍ以上〜３０μｍ以下であるのがさらに好ましい。

（ｄ）はんだ粉末層２の作製方法
はんだ粉末層２は、基材５に粘着層４を介して形成されたはんだ粉末含有粘着層３の表面にはんだ粉末２０を付着させ、１層以上のはんだ粉末２０からなる層が形成される。

はんだ粉末２０を付着させる工程は、例えば、はんだ粉末含有粘着層３の粘着剤成分３１の融点以上で、粘着性を高めることが可能な所定の温度に設定されたホットプレート上に、粘着層４とはんだ粉末含有粘着層３が形成された基材５が置かれる。

基材５を介して粘着層４とはんだ粉末含有粘着層３が加熱された状態で、はんだ粉末２０がはんだ粉末含有粘着層３の表面に振りかけられ、静電ブラシ及びパフを用いて均一にならされることで、はんだ粉末含有粘着層３の表面にはんだ粉末２０が付着されると共に余剰粉が除去される。

そして、はんだ粉末含有粘着層３にはんだ粉末２０が付着された基材５がホットプレート上から取り出された後、冷却されることで、図２（ｃ）に示すように、基材５に粘着層４を介して形成されたはんだ粉末含有粘着層３の表面に、１層以上のはんだ粉末２０からなるはんだ粉末層２が形成される。なお、はんだ粉末層２は、はんだ合金の連続皮膜であってもよい。

＜本実施の形態のはんだ転写シートの使用例＞
図３は、本実施の形態のはんだ転写シートの使用例を示す説明図である。まず、図３（ａ）に示すように、はんだ粉末層２が基板６に形成された電極６０に対向する向きとして、はんだ転写シート１Ａが基板６の電極６０に貼り合わせられる。そして、加圧及び加熱されることで、はんだ粉末層２のはんだ粉末２０が電極６０に拡散接合される。電極６０としては、例えば、Ｃｕで形成されたＣｕピラーと称される円柱形状の電極が使用される。

次に、図３（ｂ）に示すように、基板６の電極６０に貼り合わせられたはんだ転写シート１Ａから基材５が剥離される。はんだ転写シート１Ａから基材５が剥離されると、はんだ粉末層２のはんだ粉末２０が電極６０と拡散接合された部位、及び、はんだ粉末含有粘着層３のはんだ粉末３０がはんだ粉末層２のはんだ粉末２０と直接的及び間接的に拡散結合している部位では、基材５及び粘着層４がはんだ粉末含有粘着層３から剥離される。一方、はんだ粉末層２のはんだ粉末２０が電極６０と接していない部位、及び、はんだ粉末含有粘着層３のはんだ粉末３０がはんだ粉末層２のはんだ粉末２０と直接的にも間接的にも拡散結合していない部位では、はんだ粉末層２及びはんだ粉末含有粘着層３は基材５側に残る。すなわち、はんだ粉末含有粘着層３は、はんだ粉末含有粘着層３のはんだ粉末３０がはんだ粉末層２のはんだ粉末２０と直接的及び間接的に拡散結合している部位と、拡散していない部位とで分離されることになる。

はんだ粉末層２は、はんだ粉末２０が粘着剤成分と混合されておらず、はんだ粉末２０が直接電極６０と接する。このため、温度と圧力ではんだ粉末２０と電極６０が確実に拡散接合される。電極６０と拡散結合されたはんだ粉末層２のはんだと接触するはんだ粉末含有粘着層３のはんだが拡散結合する。これに対し、はんだ粉末含有粘着層３では、はんだ粉末３０は、粘着剤成分３１により繋ぎ合わされているが、粘着剤成分３１によりはんだ粉末３０同士が繋がる力は、電極６０と拡散接合しているはんだ粉末２０と、さらに直接的及び間接的に拡散接合でつながる力より弱いので、はんだ粉末含有粘着層３内で拡散結合している部位と拡散結合していない部位とが分離することになる。

これにより、はんだ粉末層２のはんだ粉末２０が電極６０と拡散接合された部位では、剥離される基材５側にはんだ粉末層２及びはんだ粉末含有粘着層３が残ることが防止され、電極６０上のみにはんだ粉末２０及びはんだ粉末３０を選択的に転写することが可能になる。従って、はんだ粉末の粒径の微粒化により狭ピッチの微細電極にも対応できる。

図４は、本発明の形態のはんだ転写シートを使用して形成したはんだバンプの一例を示す説明図である。次に、電極６０にはんだ転写シート１Ａのはんだ粉末層２及びはんだ粉末含有粘着層３が接合された基板６へフラックスを塗布した後、基板６をリフロー炉に投入してはんだ付けを行う。リフローではんだ粉末層２及びはんだ粉末含有粘着層３が加熱されると、はんだ粉末２０及びはんだ粉末３０が溶融して、基板６の電極６０に濡れ広がり、図４に示すようにはんだバンプ７が形成される。そして、残渣となった粘着剤成分３１をアルカリ系洗浄液で洗浄する。

粘着剤成分３１は、はんだ粉末２０及びはんだ粉末３０を溶融させる温度で揮発が抑制されるので、はんだバンプ７の内部に気泡が残るボイドの発生を抑制することができる。

電極のピッチが狭く、電極の大きさが小さい基板では、はんだ粉末の粒径を微細化する必要がある。本実施の形態のはんだ転写シート１Ａでは、はんだ粉末層２に加えてはんだ粉末含有粘着層３を有することで、はんだ粉末２０の粒径を大きくすることなく、はんだバンプ７の高さを高くすることができる。これにより、ブリッジの発生を抑制することができる。

本発明のはんだ粉末含有粘着層３のはんだ粉末３０は球形でも、粒状でもよく、その形状は特定されない。また、複数のはんだ粉末３０が積み重なるように構成しても良いし、粒径の大きいはんだ粉末３０を使用して、はんだ粉末３０が１層分（面状）となるように構成しても良い。

また本発明のはんだ粉末層２について、はんだ粉末２０の固相拡散等を利用して接合し、はんだ粉末２０が２層以上なるように積み重ねてもよい。

本実施の形態のはんだ転写シート１Ａを使用して、以下に示すプリコート方法によりはんだが転写された基板等のワークが製造される。
Ａ．基材５の表面へ粘着剤成分４１を塗布して粘着層４を形成する工程；
Ｂ．粘着層４の表面にはんだ粉末３０と粘着剤成分３１からなるはんだ粉末含有粘着層３を形成する工程；
Ｃ．はんだ粉末含有粘着層３の表面にはんだ粉末２０を散布する工程；
Ｄ．はんだ粉末含有粘着層３の表面に散布したはんだ粉末２０の余剰粉末はんだを除去して、はんだ粉末層２を形成する工程；
Ｅ．粘着層４と、はんだ粉末含有粘着層３、及びはんだ粉末層２を備えたはんだ転写シート１Ａのはんだ粉末層２をワークの電極側に重ねる工程；
Ｆ．はんだ転写シート１Ａとワークとを重ね合せたものへ加熱と加圧を同時に行う工程；
Ｇ．はんだ固化後、はんだ転写シート１Ａを除去する工程

下記の方法にてはんだ粉末が１層に配列されたはんだ粉末層に加えて、はんだ粉末が複数層に重ねられたはんだ粉末含有粘着層を備えた実施例のはんだ転写シートと、はんだ粉末が１層に配列されたはんだ粉末層のみを備えた比較例のはんだ転写シートを使用して、はんだ粉末の転写性と、リフロー後のはんだバンプの形状を比較した。図５は、実施例と比較例のはんだバンプの形状を示す説明図である。

実施例、比較例とも、はんだ転写シートに使用されるはんだ粉末の組成は、Ｓｎ−２．５Ａｇとした。また、電極のピッチは５０μｍとした。基板サイズは２０×２０ｍｍとした。

以下に、実施例では粘着層の粘着剤成分及びはんだ粉末含有粘着層の粘着剤成分として用いられ、比較例では粘着層の粘着剤成分で用いられる側鎖結晶性ポリマーを作製した。

（１）側鎖結晶性ポリマーの調整
（合成例）
炭素数１６以上の直鎖アルキル基を有するアクリル酸エステルまたはメタクリル酸エスエルとしてベヘニルアクリレートを用い、炭素数１〜６のアルキル基を有するアクリル酸エスエルまたはメタクリル酸エステルとしてアクリル酸メチルを用い、極性モノマーとしてアクリル酸を用いた。なお、以下で「部」は質量部を意味する。

ベヘニルアクリレート３５部、アクリル酸メチル６０部、アクリル酸５部、及び、パーブチルＮＤ（日油製）０．３部を酢酸エチル２３０部に添加して混合し、５５℃で４時間撹拌してこれらのモノマーを重合させた。得られたポリマーの重量平均分子量は６８０，０００、融点は５０℃、凍結点は３５℃であった。

（２）はんだ転写シートの作製
（実施例）
（１−ａ）粘着層の作製
上記合成例で得られたポリマー溶液に溶剤（酢酸エチル）を用いて固形分％が２５％になるように調製した。このポリマー溶液に架橋剤としてケミタイトＰＺ−３３（日本触媒製）をポリマー１００部に対して０．２部添加した。基材として、１００μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを用意し、このフィルムのコロナ処理した面に、上記溶液をコンマコーターにて塗布し、アクリル系の粘着剤成分からなる４０μｍの粘着層を得た。

（１−ｂ）はんだ粉末含有粘着層の作製
上記合成例で得られたポリマー溶液に溶剤（酢酸エチル）を用いて固形分％が２５％になるように調製した。このポリマー溶液に架橋剤としてケミタイトＰＺ−３３（日本触媒製）をポリマー１００部に対して０．２部添加し、さらに、はんだ粉末と上記ポリマーの体積比がはんだ粉末：ポリマー＝７４：２６となるよう添加した。５０μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムに、剥離性を向上させるためシリコーン処理を行い、このフィルムのシリコーン処理した面に、上記はんだ粉末が混合された溶液をコンマコーターにて塗布し、はんだ粉末とアクリル系の粘着剤成分を有する１５μｍのはんだ粉末含有粘着層を得た。

（１−ｃ）はんだ粉末含有粘着層と粘着層の貼着
上記合成例で得られたポリマー溶液の融点以上で、粘着性を高めることが可能な所定の温度、本例では６０℃に設定したホットプレート上に、粘着層が形成された基材を載せた。基材を介して粘着層が加熱された状態で、粘着層とはんだ粉末含有粘着層を対向する向きとして、はんだ粉末含有粘着層が形成されたＰＥＴフィルムを載せて、はんだ粉末含有粘着層と粘着層を貼着した。

そして、はんだ粉末含有粘着層と粘着層が貼着された基材をホットプレート上から取り出した後、冷却し、冷却の後、はんだ粉末含有粘着層に貼着しているＰＥＴフィルムを剥離した。これにより、基材に形成された粘着層の表面に、粘着剤成分に混合されたはんだ粉末が複数層に重ねられたはんだ粉末含有粘着層が形成されたシートを得た。

（１−ｄ）はんだ粉末層の作製
上記合成例で得られたポリマー溶液の融点以上で、粘着性を高めることが可能な所定の温度、本例では８０℃に設定されたホットプレート上に、粘着層とはんだ粉末含有粘着層が形成された基材を置いた。

基材を介して粘着層とはんだ粉末含有粘着層が加熱された状態で、はんだ粉末をはんだ粉末含有粘着層の表面に振りかけ、静電ブラシ及びパフを用いて均一にならすことで、はんだ粉末含有粘着層の表面にはんだ粉末を付着させると共に余剰粉を除去した。

そして、はんだ粉末含有粘着層にはんだ粉末が付着された基材をホットプレート上から取り出した後、冷却することで、基材に粘着層を介して形成されたはんだ粉末含有粘着層の表面に、１層以上のはんだ粉末からなるはんだ粉末層が形成された実施例のはんだ転写シートを得た。

（比較例）
（２−ａ）粘着層の作製
上記合成例で得られたポリマー溶液に溶剤（酢酸エチル）を用いて固形分％が２５％になるように調製した。このポリマー溶液に架橋剤としてケミタイトＰＺ−３３（日本触媒製）をポリマー１００部に対して０．２部添加し、１００μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムのコロナ処理した面に、上記溶液をコンマコーターにて塗布し、アクリル系の粘着剤成分からなる４０μｍの粘着層を得た。

（２−ｂ）はんだ粉末層の作製
上記合成例で得られたポリマー溶液の融点以上で、粘着性を高めることが可能な所定の温度、本例では８０℃に設定されたホットプレート上に、粘着層が形成された基材を置いた。

基材を介して粘着層が加熱された状態で、はんだ粉末をはんだ粉末含有粘着層の表面に振りかけ、静電ブラシ及びパフを用いて均一にならすことで、はんだ粉末含有粘着層の表面にはんだ粉末を付着させると共に余剰粉を除去した。

そして、はんだ粉末含有粘着層にはんだ粉末が付着された基材をホットプレート上から取り出した後、冷却することで、基材に形成された粘着層の表面に、１層のはんだ粉末からなるはんだ粉末層が形成された比較例のはんだ転写シートを得た。

［評価］
転写時の条件として、明昌機工（株）製のナノインプリンター装置（以下、実験装置）を使用して、下記の工程にてはんだバンプを作成した。まず実験装置の下面ヒータステージ上にセラミック板を載せ、その上にクッション材、さらにその上に実施例・比較例のはんだ転写シート、最後に５０μピッチのワークを載せた。次に下面ヒータステージの温度を４０℃、実験装置の上面ヒータステージの温度を２０１℃に設定し、下面ヒータステージを上昇させ、ワークを上面ヒータステージに押し当て、加圧する。加圧力が目標とする０．４ｋＮ/ｐｃｓとなったら、下面ヒータステージの温度を４０℃に保った状態で、上面ヒータステージの温度を２２５℃にし１ｓｅｃ加圧と加熱を行う。その後、上面ヒータステージの温度を１００℃まで低下させる。次に下面ヒータステージを下降させて、減圧する。その後、ワークを実験装置から取り出して、作成したワーク上のはんだバンプを観察した。

なお、拡散結合がなされるメカニズムは以下のように考えられる。すなわち、上面ヒータステージによって、基板６の電極６０側からはんだ転写シートも加熱される。しかしながら、はんだ粉末層２、はんだ粉末含有粘着層３、粘着層４の順で徐々に加熱されるので、先ず、電極６０面で、はんだ粉末層２のはんだが電極と拡散結合する。その後、または同時にはんだ粉末層２のはんだと接触しているはんだ粉末含有粘着層３のはんだが拡散結合する。拡散結合した個所を基にはんだ粉末含有粘着層３内での拡散結合範囲が拡大していく。基板６の電極６０のない個所では、上面ヒータステージからはんだ粉末層２のはんだへの熱伝導は悪いために、図３（ｂ）に示すように、はんだ粉末層２、はんだ粉末含有粘着層３は、拡散結合していない部位が粘着層４とともに剥離される。

評価結果を表１に示す。

実施例、比較例とも、電極へのはんだ粉末の転写性は良好であった。はんだ粉末が複数層に重ねられた実施例のはんだ転写シートでも、転写不良は見られなかった。また、実施例、比較例とも、リフロー後のブリッジの発生は見られなかった。

リフロー後のはんだバンプの形状は、はんだ粉末が１層の図５（ｂ）に示す比較例よりも、図５（ａ）に示す実施例の方が、バンプ形状が球状化しており、はんだ体積が多くなっていることが推測される。これにより、実施例のはんだ転写シートでは、良好な転写性を確保しつつ、ブリッジを発生させることなく、はんだ転写量を増やすことができることが判った。

なお、粘着層の粘着剤成分及びはんだ粉末含有粘着層の粘着剤成分として、実施例に示すように、側鎖結晶性ポリマーを用いることで、転写不良が見られないことに加え、はんだ粉末層の粘着層からの剥離性も良好な結果を得ることができた。

１Ａ・・・はんだ転写シート、２・・・はんだ粉末層、２０・・・はんだ粉末、３・・・はんだ粉末含有粘着層、３０・・・はんだ粉末、３１・・・粘着剤成分、４・・・粘着層、４１・・・粘着材成分、５・・・基材

Claims (9)

1. 基材と、
   前記基材の一の面に形成された粘着層と、
   前記粘着層の一の面に形成されたはんだ粉末含有粘着層と、
   前記はんだ粉末含有粘着層の一の面に形成されたはんだ粉末層とを備え、
   前記はんだ粉末層は、はんだ粉末が面状に配列され、
   前記はんだ粉末含有粘着層は、はんだ粉末と粘着剤成分が混合され所定の量となる厚さを有する
   ことを特徴とするはんだ転写シート。
2. 前記はんだ粉末層は、はんだ粉末が１層の面状に配列されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のはんだ転写シート。
3. 前記はんだ粉末含有粘着層の粘着剤成分は、はんだ粉末の融点で揮発しない化合物で構成される
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のはんだ転写シート。
4. 前記はんだ粉末含有粘着層の粘着剤成分が、側鎖結晶性ポリマーを含有し、
   前記側鎖結晶性ポリマーの融点以上の温度下で流動性を持つことで粘着力が発現し、かつ、
   前記側鎖結晶性ポリマーの融点未満の温度下で結晶化することで粘着力が低下する粘着剤成分である
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のはんだ転写シート。
5. 前記側鎖結晶性ポリマーが、３０℃以上７０℃未満の融点を有する
   ことを特徴とする請求項４に記載のはんだ転写シート。
6. 前記側鎖結晶性ポリマーの融点未満の温度下において、前記粘着剤成分の粘着力が２．０Ｎ／２５ｍｍ未満である
   ことを特徴とする請求項４〜請求項５のいずれかに記載のはんだ転写シート。
7. 前記はんだ粉末含有粘着層を構成するはんだ粉末と粘着剤成分との体積比が
   はんだ粉末：粘着剤成分＝７４：２６である
   ことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載のはんだ転写シート。
8. 請求項１〜請求項７に記載のはんだ転写シートを用いて形成した
   ことを特徴とするはんだバンプ。
9. 以下の各工程を備えたことを特徴とするはんだ転写シートを用いたはんだプリコート方法。
   Ａ．基材上へ粘着剤を塗布して粘着層を形成する工程；
   Ｂ．前記粘着層上にはんだ粉末と粘着剤からなるはんだ粉末含有粘着層を形成する工程；
   Ｃ．前記はんだ粉末含有粘着層上にはんだ粉末を散布する工程；
   Ｄ．上記はんだ粉末含有粘着層上の余剰粉末はんだを除去して、はんだ粉末層を形成する工程；
   Ｅ．前記粘着層と、はんだ粉末含有粘着層、および前記はんだ粉末層を備えたはんだ転写シートの前記はんだ粉末層をワークの電極側に重ねる工程；
   Ｆ．前記はんだ転写シートとワークとを重ね合せたものへ加熱と加圧を同時に行う工程；
   Ｇ．はんだ固化後、前記はんだ転写シートを除去する工程

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