JPH03504064A - 高密度ソルダ・バンプの製造方法と高密度ソルダ・バンプ用基板ソケット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 高密度ソルダ・バンプの製造方法と 高密度ソルダ・バンプ用基板ソケット 技術分野 本発明は、一般的にソルダ・バンプに関し、ざらに詳しくは、高密度ソルダ・バ ンプの製造方法およびソルダ（半田）の隆起部を有する部材を受は入れるために 基板上にソケットを設ける方法に関する。

背景技術 リフロー・プロセスによって第２基板に取り付けるために第１基板上でソルダ・ バンプを使用することは技術的に知られている。ソルダ・バンプは、パッド・グ リッド・アレイ基板とともに用いると特に有用である。ソルダ・パッドの接近性 すなわち密度は、周知の技術を使用した場合、高密度のソルダ・バンプを設ける 際の問題やりフロ一時にソルダ・バンプが共に流れ出したりパッドやバンプをシ ョートさせるのを防止する際の問題のため、制限されている。

ソルダ・バンプを設けるための１つのアプローチには、ステンシル・プロセスを 使用するものがあり、この場合ステンシルは基板上に載置され、ソルダ・ペース トは、スクイージ−（ｓｑｕｅｅｇｅｅ　＞を使用する場合のようにステンシル を介して基板に塗布される。このアプローチでは、ステンシルが移動する際にソ ルダ・ペーストがつぶれて広がるため、密度が限定される。

別のアプローチでは、基板上に正確に載置することのできるソルダ・ポールを使 用する。ソルダ・ポールの載置には時間がかかり、信頼性の問題も発生する可能 性がある。

仮に１つのポールを間違って載置したとすると、基板に対して正しい半田付けを 行うことができなくなる。

発明の開示 高密度のソルダ・バンプを設ける本方法によって、半田（ソルダ）を信頼性のあ る方法で塗布できると共にソルダの間隔を接近させることが可能になる。ソルダ の隆起した部材を基板に取り付ける本方法によって、ソルダの隆起した部材の自 己整合用のソケットが提供される。

ソルダ・バンプを形成する本方法は、基板にソルダ・レジストの厚い層を設ける 段階を含む。このソルダ・レジストは選択的に除去されて、基板上のソルダ・パ ッドにウェルを設ける。次にソルダを付けてパッド上にソルダ・バンプを形成す る。ソルダ・バンプの形成後、残ったレジストを除去することができる。

本発明の１つの特徴によれば、ソルダ・ペーストは基板のウェルの中に付けられ 、このソルダ・ペーストはリフローされてソルダ・バンプを形成する。本発明の 他の特徴によれば、ソルダ・ペーストは、スクイージ−で基板に直接°　付けら れる。本発明のさらに他の特徴によれば、ウェルはソルダ・パッドより大きくな るよう形成される。本発明の１つの特徴によれば、ソルダ・レジスト層は少なく とも１０ミルの厚さでおる。

基板にソルダの隆起した部材を取り付ける方法は、この部材のソルダ・バンプに 対応する金属化パッドを有する基板を設ける段階を含む。ソルダ・レジストの厚 い層が基板に設けられる。このソルダ・レジストは選択的に除去されて基板上の 金属化パッドにウェルを設ける。ソルダ・ペーストがウェルに堆積される。ソル ダの隆起した部材が取り付けられ、その結果、ソルダ・バンプはウェル内に位置 する。ソルダ・ペーストはリフローされて濡らされ、ソルダ・バンプと金属化パ ッドに接着される。本発明の１つの待低い溶融温度を持つように選択される。加 熱段階の間、ソルダ・ペーストは、ソルダ・バンプの溶融温度よりも低いが、ソ ルダ・ペーストを溶融するには十分に高く、より高い溶融温度を有するソルダ・ バンプと基板の金属化パッドの両方に冶金的接合を生じる温度に加熱される。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明を適用しうる金属化パッドを有する基板のアレイの上部平面図 である。

第２図は、第１図のアレイにソルダ・ペーストを塗布した後の基板のアレイの配 置の上部平面図でおる。

第３図は、本発明に従ってソルダ・レジストを被覆した基板の断面図である。

第４図は、レジストを選択的にパターン化しこれを除去した後の第３図の基板の 断面図である。

第５図は、ソルダ・ペーストを塗布した後の第３図の基板の断面図である。

第６図は、ペーストのりフロー後の第３図の基板の断面図である。

第７図は、残っているレジストを除去した後の第３図の基板の断面図である。

第８図は、本発明に従いソルダ・レジストで被覆して図示したソルダ・バンプ部 材用のソケットとして使用することのできる基板の断面図である。

第９図は、レジストを選択的にパターン化しこれを除去した後の第８図の基板の 断面図である。

第１０図は、ソルダ・ペーストを塗布した後の第８図の基板の断面図である。

第１１図は、所定の位置にソルダ・バンプ部材を載せた第８図の基板の断面図で ある。

第１２図は、ペーストのりフロー後の第８図の基板の断面図である。

発明を実施するための最良の形態 第１図は基板１０を示し、この基板１０は１つの基板上にパッド・グリッド・ア レイ１，１を１５個有する。各パッド・グリッド・アレイ１１は、マトリックス 列に配列された複数の金属化パッド１２を有する。各パッド・グリッド・アレイ １１の周囲は、複数の側面パッド１３とコーナー・パッド１４が必る。基板１０ はセラミックのようないかなる所望の金属でもよい。個々のパッド・グリッド・ アレイは、切り離されると、集積回路チップ・キャリア′のような電子部品に使 用することができる。

第２図は、光によって形成可能なソルダ・レジストを塗布した後の基板１０を示 し、このソルダ・レジストは露光および処理されて、金属化パッド１２．１３お よび１４の周囲にこれらの金属化パッドよりも若干大きな＠域を設ける。次に論 じるように、それらの領域にはソルダ・ペースト１６が充填される。

第３図は基板２０を示し、この基板２０は明確にするため２つの金属化パッド２ １のみを示し、これらの金属化パッド２１は半田（ソルダ）の薄い層を含むこと ができる。

基板２０は、いずれの所望のパターンの金属化パッド２１を有することも可能で あり、これらのパッドはソルダの薄い層を含むことができる。光によって形成可 能なソルダ・レジスト２２の厚層が基板２０に・塗布される。レジスト２２は少 なくとも１０ミルの厚さであることが望ましく、１５ミルの厚さであることが望 ましい。適当な光によって形成可能なソルダ・レジストは、ペンシルベニア州、 ランカスターのアームストロング・ワールド・インダストリーズによって製造さ れ、ＦＡＮＴＯＮ、１０６．３０６．３７０１または３６３の登録商標で販売さ れている。レジスト２２は、マスク・ステンシルを介して紫外線の放射によって 露光され、このマスク・ステンシルはレジストを感光させることによって金属化 パッド２１よりも大きい領域を金属化パッド２１上に形成し、次にレジストを選 択的に除去する。

１ノジスト２２を選択的に除去することによって、第４図で示すようにウェル２ ３が設けられる。ソルダ・ペーストは、次にスクイージ−によって直接基板２０ に塗布される。

残るレジスト２２は、第５図で示すように、ウェル２３の中でソルダ・ペースト ２４を捕捉するステンシルとして基本的に作用する。ウェル２３のサイズは、各 ウェルで適量のソルダ・ペースト２４が捕捉されるように選択される。

ソルダ・ペースト２４は、次に加熱されてソルダをリフロー動作、第６図で示す ように、ソルダ・バンプ２５を形成する。ソルダ・バンプの高さはソルダ・ペー スト２４の組成、金属化パッド２１の領域とウェル２３の寸法によって決定され る。高いソルダ・バンプ２５が希望される場合には、より多くのソルダ・ペース ト２３がリフローに使用されるように、より大きなウェル２３を設けることがで きる。ソルダ・ペースト２４は、リフローすると、濡れて金属化パッド２１の芯 になる。リフロー動作の後、残るソルダ・レジスト２２は、第７図で示すように 、最終のソルダ・バンプ基板を設けるために基板からはがしたり除去したりする ことができる。

同様のアプローチを使用して、ソルダ・バ〕／ブ基板２０亡取り付けるとこれと 対になる基板を作ることができる。

自己固定基板は、第８図の基板３０によって設けることが′Ｃきる。基板３０は セラミック、ポリイミド、プリント回路板もしくはその他の基板でもよい。基板 ３０は、第７図の基板のように、これか結合されるソルダ・バンプ基板のパター ンに対応するパターンを有する金属化パッド３１を含む。

光によって形成可能なソルダ・レジスト３２（レジス１〜２２と同様のものでも よい）を第９図に示ずように、基板３０の上に塗布し、これはフォ１〜・レジス ト３２内にウェル３３を形成するためにパターン化される。ソルダ・ペースト３ ４は、スクイージ−で直接塗布され、第１０図に示すように、ウェル３３に充満 される。ソルダ・バンプ３７を有するソルダ・バンプ部材３６（第７図のソルダ ・バンプ基板２０で良い）が、基板３０の上に載置され、その結果、そのソルダ ・バンプ３７はソルダ・ペースト３４の中に落ち着く。ウェル３３は、高さが約 １０ミル（０，０１インチ）でおることが望ましく、これによってソルダ・バン プ部材３６の自己整合すなわち自己固定が行われる。ソルダ・バンプ３７は、重 力を受けてソルダ・ペースト３４内に落ち着く傾向がある。このアッセンブリは 、次に加熱されてソルダ・ペースト３４をリフローさせこれをソルダ・バンプ３ ７と接着させ部材３６を基板３ｏに相互結合させる。その結果得られたソルダの 相互結合を、第１２図の半田３８として示す。

ソルダ・ペースト３４は、ソルダ・バンプ３７のソルダよりも低い溶融温度を持 つように選択されることが望ましい。ソルダ・ペースト３４をこれをリフローさ せるのｋは十分だが、ソルダ・バンプ３７の溶融温度よりも低い温度に加熱する ことによって、ソルダ・ペースト３４は流動化して金属化パッド３］とソルダ・ バンプ３７に対して濡れ、ソルダ・バンプ３７に混じる。ソルダ・バンプ３７を リフローさせることも可能であるが、隣接するソルダ・バンプへの不注意なショ ートの可能性を避けるため、これらをリフローさせないことが望ましい。

ＦＩＧ、３　　　　　　　　ＦＩＧ、４ＦＩＧ、５　　　　　　　　ＦＩＧ、６ ＦＩＧ、７ ＦＩＧ、１θ　　　　　　ＦＩＧ、１１ＦＩＧ、１２ 補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の７第１項）平成２年９月３日 特許庁長官　　植　松　　敏　殿 １、特許出願の表示 ＰＣＴ／［ＪＳ８９１０５５２８ ２、発明の名称 高密度ソルダ・バンプの製造方法と高密度ソルダ・バンプ用基板ソケット ３、特許出願人 住　所　アメリカ合衆国イリノイ州シャンバーグ、イースト・アルゴンフィン・ ロード１３０３名　称　モトローラ・インコーホレーテッド代表者　ラウナー、 ビンセント・ジエイ４、代理人 住　所　東京都港区南麻布３丁目２０番１号１９９０年４月２５日 ６、添付書類の目録 補正婁の翻訳文　　　　　０＼　　　　１通請求の範囲 （１）基板上に厚いレジスト層を適用する段階：前記基板上のソルダ・パッド上 方の前記レジストを選択的に除去して、前記レジスタ内にウェルを設ける段階： 前記ウェル内にのみソルダ・ペイストを適用してソルダ・パッドに接触ざぜる段 階；および 前記ソルダ・ペイストをリフローして前記ソルダ・パッド上にソルダ・バンプを 形成する段階；によって構成されることを特徴とするソルダ・バンプの形成方法 。

（２）ソルダ・バンプを形成した後、残りのレジストを除去する段階によってざ らに構成されることを特徴とする請求項１記載のソルダ・ハンプの形成方法。

（３）ソルダ・ペーストをスクイージ−で適用することを特徴とする請求項１記 載のソルダ・バンプの形成方法。

（４）ウェルはソルダ・パッドよりも若干大きく形成されることを特徴とする請 求項１記載のソルダ・ハンプの形成方法。

（５）前記レジストの厚さが少なくとも１０ミルで必ることを特徴とする請求項 １記載のソルダ・バンプの形成方法。

（６）前記レジストの厚さが約１５ミルであることを特徴とする請求項１記載の ソルダ・バンプの形成方法。

（７）ソルダ・バンプを形成した部材を基板へ取付ける方法であって： 前記部材のソルダ・バンプに対応する金属化パッドを有する基板を設ける段階ニ レジストの厚い層を基板に適用する段階ニレジストを選択的に除去して基板上の 前記金属化パッドのところにウェルを設ける段階ニ スクイ−ジーを用いてソルダ・ペーストをウェル内に付着させる段階； 前記ソルダ・バンプがウェル内にくるように前記のソルダ・バンプを形成した部 材を位置づける段階：およびソルダ・ペーストを加熱してリフローさせ、ソルダ ・バンプおよび金属化パッドに接合させる段階；によって構成されることを特徴 とする取付は方法。

融温度以下の溶融温度を有するように選択され；かつ加熱段階の期間中、ソルダ ・ペーストはソルダ・バンプの溶融温度以下の温度に加熱される； ことを特徴とする請求項７記載の取付は方法。

国際調査報告

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に厚いレジスト層を適用する段階；前記レジストを選択的に除去し て基板上のソルダ・パッドのところにウェルを設ける段階；およびソルダを適用 してパッド上にソルダ・バンプを形成する段階； によって構成されることを特徴とするソルダ・バンプの形成方法。
2. （２）ソルダ・バンプを形成した後、残りのレジストを除去する段階によってさ らに構成されることを特徴とする請求項１記載のソルダ・バンプの形成方法。
3. （３）前記のソルダを適用する段階が；ウェル内の基板にソルダ・ペーストを適 用する段階；および ソルダ・ペーストをリフローさせてソルダ・バンプを形成する段階； によって構成される、ところの請求項１記載のソルダ・バンプの形成方法。
4. （４）ソルダ・ペーストをスクィージーで適用することを特徴とする請求項３記 載のソルダ・バンプの形成方法。
5. （５）ウェルはソルダ・パッドよりも若干大きく形成されることを特徴とする請 求項１記載のソルダ・バンプの形成方法。
6. （６）前記レジストの厚さが少なくとも１０ミルであることを特徴とする請求項 １記載のソルダ・バンプの形成方法。
7. （７）前記レジストの厚さが約１５ミルであることを特徴とする請求項１記載の ソルダ・バンプの形成方法。
8. （８）ソルダ・バンプを形成した部材を基板へ取付ける方法であって； 前記部材のソルダ．バンプに対応する金属化パッドを有する基板を設ける段階； レジストの厚い層を基板に適用する段階；レジストを選択的に除去して基板上の 前記金属化パッドのところにウェルを設ける段階； ソルダ・ペーストをウェル内に付着させる段階；前記ソルダ・バンプがウェル内 にくるように前記のソルダ・バンプを形成した部材を位置づける段階；およびソ ルダ・ペーストを加熱してリフローさせ、ソルダ・バンプおよび金属化パッドに 接合させる段階；によって構成されることを特徴とする取付け方法。
9. （９）前記ソルダ・ペーストは前記ソルダ・バンプの溶融温度以下の溶融温度を 有するように選択され；かつ加熱段階の期間中、ソルダ・ペーストはソルダ・バ ンプの溶融温度以下の温度に加熱される； ことを特徴とする請求項８記載の取付け方法。