JPH06340901A - Sintering method - Google Patents

Sintering method

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JPH06340901A
JPH06340901A JP6056938A JP5693894A JPH06340901A JP H06340901 A JPH06340901 A JP H06340901A JP 6056938 A JP6056938 A JP 6056938A JP 5693894 A JP5693894 A JP 5693894A JP H06340901 A JPH06340901 A JP H06340901A
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JP
Japan
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film
substrate
laser
irradiation
ultrafine
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Application number
JP6056938A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ryoji Okada
亮二 岡田
Mitsuaki Haneda
光明 羽田
Takeshi Araya
雄 荒谷
Susumu Hioki
進 日置
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH06340901A publication Critical patent/JPH06340901A/en
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/009Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a non-absorbing, e.g. transparent, reflective or refractive, layer on the workpiece
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11Manufacturing methods

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Abstract

PURPOSE:To form a line or protrusion shape on a substrate by a dry and simple process without raising the temp. of the substrate. CONSTITUTION:A substrate 1 with a circuit 2 and an insulating protective film 3 is coated with a gold vapor-deposited film 4 and a film 5 of superfine gold particles is disposed on a prescribed part of the circuit 2 and sintered by irradiation with laser light 6. The reflectance of the film 5 is measured with a reflectance measuring instrument 19 at the time of irradiation with the laser light 6, the sintered state of the film 5 is estimated from the measured value, and the output of the laser light 6 and irradiation time are controlled.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は焼結方法に係り、特に基
板温度を上げずに基板上に焼結体を形成する方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sintering method, and more particularly to a method for forming a sintered body on a substrate without raising the substrate temperature.

【0002】[0002]

【従来の技術】基板上に焼結体を形成する過程では、種
々多様な金属膜、非金属膜が作られる。これらの膜は、
主に真空蒸着法、スパッタリング法、CVD法などで作
られ、製作条件によっては、めっき法、スクリーン印刷
法が用いられる。
2. Description of the Related Art In the process of forming a sintered body on a substrate, various metal films and non-metal films are formed. These membranes
Mainly made by vacuum deposition method, sputtering method, CVD method or the like, and plating method or screen printing method is used depending on the manufacturing conditions.

【0003】電子部品の製作過程では、膜を形成すべき
基板の温度を上げられず、かつ膜厚が数μmから数10
μmの膜を形成し、特定形状に加工する場合がある。こ
のような場合、真空蒸着法、スパッタリング法は膜形成
に長時間を必要とすること、膜厚が増すと不必要部分の
エッチングに長時間を必要とし、かつ精度が低下するこ
と、とくに真空蒸着法の場合は、蒸発源からふく射によ
って基板が加熱されることなどの点から用いられない。
スクリーン印刷法は、印刷したペーストを焼成するため
に、基板全体を加熱するので用いられない。
In the process of manufacturing electronic parts, the temperature of the substrate on which the film is to be formed cannot be raised and the film thickness is from several μm to several tens.
In some cases, a film having a thickness of μm is formed and processed into a specific shape. In such a case, the vacuum vapor deposition method and the sputtering method require a long time for film formation, and when the film thickness increases, it takes a long time to etch unnecessary portions and the accuracy decreases. In the case of the method, it is not used because the substrate is heated by radiation from the evaporation source.
Screen printing is not used because it heats the entire substrate to fire the printed paste.

【0004】そこで、このような条件ではめっき法が用
いられる。めっき法は基板を加熱せずに膜形成ができる
反面、基板をめっき液に漬けねばならない。めっきに長
時間を必要とする、電極の形成工程、ホトレジスト工程
など全体の工程が煩雑になる、膜厚が不均一となり易
く、歩留まりが悪い等の欠点がある。上述の欠点のため
にコスト高になるにもかかわらず、現在は前述のような
条件のもとではめっき法が用いられている。
Therefore, the plating method is used under such conditions. In the plating method, a film can be formed without heating the substrate, but the substrate must be immersed in a plating solution. There are drawbacks such as requiring a long time for plating, complicating the whole process such as an electrode forming process and a photoresist process, making the film thickness non-uniform, and lowering the yield. Despite the high cost due to the above-mentioned drawbacks, the plating method is currently used under the above-mentioned conditions.

【0005】尚、本発明が提案しようとする焼結技術に
関連するものとして特開昭57-160975号公報記載の技術
がある。
A technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 57-160975 is related to the sintering technique proposed by the present invention.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】めっき法は、工程の煩
雑さ、歩留まりの悪さのため、コスト高を免れない。特
に湿式工程であることが、他の製造工程に対して不都合
となっている。
The plating method is inevitably costly because of the complexity of the process and the poor yield. In particular, the wet process is inconvenient for other manufacturing processes.

【0007】レーザによる超微粒子の焼結は前記公報に
て知られているが、金属超微粉を照射対象とするもので
はなく例えば電子部品製造には利用できない。
Although the sintering of ultrafine particles by laser is known in the above-mentioned publication, it is not intended to irradiate ultrafine metal powder and cannot be used for manufacturing electronic parts, for example.

【0008】本発明の目的は、基板上に、基板温度を上
げずに乾式かつ簡単な工程で線状若しくは突起状の形状
を形成する方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a method for forming a linear or projecting shape on a substrate by a dry and simple process without raising the substrate temperature.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的は、基板上に配
置した金属粉末或いは金属粉末と非金属粉末との混合物
にエネルギを照射して該金属粉末或いは混合物を焼結す
る方法において、前記金属粉末の一部又は全部に黒色超
微粒子を用い、エネルギの照射部分の金属粉末或いは混
合物の焼結状態をエネルギの吸収率及び/または反射率
としてセンサで検出し、前記照射位置がエネルギの吸収
体からエネルギの反射体に転化した時点でエネルギの照
射を停止することにより達成される。
The above object is to provide a method of irradiating energy to a metal powder or a mixture of a metal powder and a non-metal powder arranged on a substrate to sinter the metal powder or the mixture. A black ultrafine particle is used as a part or all of the powder, and the sintered state of the metal powder or the mixture at the portion irradiated with energy is detected by a sensor as the energy absorption rate and / or reflectance, and the irradiation position is the energy absorption body. This is achieved by stopping the irradiation of energy at the time when the energy is converted into a reflector of energy.

【0010】前記黒色超微粒子は金属及び/またはセラ
ミックス超微粒子であればよい。
The black ultrafine particles may be metal and / or ceramic ultrafine particles.

【0011】前記エネルギの照射源はレーザ光、光ビー
ムから選べばよい。
The energy irradiation source may be selected from laser light and light beam.

【0012】(原料被膜の形成)前記超微粒子含有層は
ペースト状にて塗布することが望ましい。
(Formation of Raw Material Coating) The ultrafine particle-containing layer is preferably applied in a paste form.

【0013】或いは基板表面への前記超微粒子含有層形
成に先立ち、該基板表面上には前記照射エネルギに対し
て反射率の高い物質の膜を形成しておくことが好まし
い。
Alternatively, it is preferable that a film of a substance having a high reflectance with respect to the irradiation energy is formed on the surface of the substrate before forming the layer containing the ultrafine particles on the surface of the substrate.

【0014】更に前記基板表面への前記超微粒子含有層
形成に先立ち、該基板表面上には前記エネルギ照射にて
得られる焼結体と基板との塗れ性を高める膜を形成して
おくことが望ましい。
Further, prior to the formation of the ultrafine particle-containing layer on the substrate surface, a film for enhancing the wettability between the sintered body obtained by the energy irradiation and the substrate may be formed on the substrate surface. desirable.

【0015】また、前記ペーストは所定のパターンに印
刷塗布することが好ましい。
The paste is preferably applied by printing in a predetermined pattern.

【0016】一方、前記超微粒子含有層にエネルギを照
射して焼結後、他の未焼結部分を払い落とすことも有効
である。
On the other hand, it is also effective to irradiate the ultrafine particle-containing layer with energy and sinter it, and then remove the other unsintered portion.

【0017】(応用製品)本発明は電子部品特にTAB
(テープ・オートメーテッド・ボンディング)法による
ICチップの実装品のバンプ部分に最適であり、この他
にもICチップ等のマイクロ回路配線や多層配線基板の
導体フィルム及び/または配線の形成に有効である。
(Applied Product) The present invention is applicable to electronic parts, especially TAB.
It is most suitable for bump parts of IC chip mounted products by (tape automated bonding) method, and is also effective for forming microcircuit wiring such as IC chips and conductor film and / or wiring of multilayer wiring board. is there.

【0018】TABに代表される電子部品の適用例は、
基板を絶縁フィルムとし、フィルム上に導体配線が施こ
し、導体配線の端部とICチップ上面とをバンプにおい
て接続し、バンプを前記の焼結体とするものである。
Application examples of electronic parts represented by TAB are as follows:
The substrate is an insulating film, conductor wiring is provided on the film, the ends of the conductor wiring are connected to the upper surface of the IC chip by bumps, and the bumps are used as the sintered body.

【0019】[0019]

【作用】黒色金属超微粉を例にとって作用を説明すれば
以下の通りである。
The operation will be described below by taking black metal ultrafine powder as an example.

【0020】金属粉末を超微粒化することによって、光
吸収率が増し、レーザ照射による焼結が容易となった。
By making the metal powder ultrafine, the light absorptivity was increased and the sintering by laser irradiation was facilitated.

【0021】また、焼結状態をセンサで把握してレーザ
を照射することにより、レーザ照射時間を短くできるた
め、レーザ照射による基板の加熱が押さえられる。ま
た、金属超微粒子膜は焼結後、光の高反射体となるた
め、必要以上に加熱されず、基板の加熱を防ぐ。
Further, since the laser irradiation time can be shortened by grasping the sintering state with the sensor and irradiating the laser, the heating of the substrate by the laser irradiation can be suppressed. In addition, since the ultrafine metal particle film becomes a high light reflector after sintering, it is not heated more than necessary and prevents the heating of the substrate.

【0022】[0022]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に従って説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0023】図1は本発明の一実施例に係るレーザ光照
射による金超微粉の焼結方法を示す。
FIG. 1 shows a method of sintering ultrafine gold powder by laser light irradiation according to an embodiment of the present invention.

【0024】図中1はシリコン基板であり、2はアルミ
配線であり、3は絶縁保護膜であり、4は金蒸着膜であ
り、5は金超微粉膜であり、6はレーザ光であり、そし
て7はレーザ発振器である。
In the figure, 1 is a silicon substrate, 2 is aluminum wiring, 3 is an insulating protective film, 4 is a gold vapor deposition film, 5 is a gold ultrafine powder film, and 6 is a laser beam. , And 7 are laser oscillators.

【0025】図2はこの金超微粉膜5を形成する前の基
板断面図、図3は図2に金超微粉膜5を形成後の基板断
面図である。
FIG. 2 is a sectional view of the substrate before the ultrafine gold film 5 is formed, and FIG. 3 is a sectional view of the substrate after the ultrafine gold film 5 is formed in FIG.

【0026】本来、金は光の高反射体であり、YAGレ
ーザ(波長1.06μm)に対し約95%を反射し、C
2レーザ(波長10.6μm)に対しては約98%を反
射する。しかし、超微粒化すると金は極めて吸収率の高
い、光の高吸収体となる。一般に金属は超微粒化によっ
て光の高吸収体となる。本発明の一部は、この特性を利
用し、超微粉をレーザ照射によって焼結せしめようとす
るものである。
Originally, gold is a high-reflector of light and reflects about 95% of YAG laser (wavelength 1.06 μm), and C
It reflects about 98% for an O 2 laser (wavelength 10.6 μm). However, when ultrafine particles are formed, gold becomes a light absorber having a very high absorptance. Generally, a metal becomes a high light absorber by ultra-fine atomization. Part of the present invention takes advantage of this characteristic and attempts to sinter ultrafine powder by laser irradiation.

【0027】まず、図2に示すごとく、ICチップ上に
金(Au)薄膜を形成する。形成方法は、スパッタリン
グ法でも真空蒸着法、CVD法でもよく、特に形成方法
に制約はない。
First, as shown in FIG. 2, a gold (Au) thin film is formed on an IC chip. The forming method may be a sputtering method, a vacuum vapor deposition method, or a CVD method, and the forming method is not particularly limited.

【0028】次に図3に示すごとく、Au超微粉で生成
したペーストを印刷し、不活性ガス、N2雰囲気、ある
いは大気中で約400℃に加熱して、乾燥させる。
Next, as shown in FIG. 3, a paste made of ultrafine Au powder is printed, heated to about 400 ° C. in an inert gas, N 2 atmosphere, or air, and dried.

【0029】次に図1に示すごとく、乾燥したAu超微
粉を約0.数秒から数秒間レーザ照射し、極めて短時間
で焼結させ、形状約100μm×100μm、高さ約2
0μmの金バンプを形成する。レーザはYAGレーザで
も、CO2レーザ、ガラスレーザでもよく特に制約はな
い。この際、ICチップ上に形成したAu蒸着膜は、A
u超微粉膜以外でのレーザ光を反射し、ICチップの温
度上昇を防ぐ。また、AlとAuはぬれ性が悪いため
に、直接Al配線上にAu超微粉を塗布したのでは、レ
ーザ照射による焼結をしても、Al配線と金バンプとは
十分な接着力が得られない。しかし、Au蒸着膜をあら
かじめ形成しておくと、AuバンプとAl配線は十分な
接着をする。従ってAu蒸着膜以外でも、Auバンプと
Al配線との接着力が得られる材料(Pd等)で蒸着膜
を形成すればよい。
Next, as shown in FIG. 1, dried Au ultra-fine powder is irradiated with a laser for about a few seconds to a few seconds and sintered in an extremely short time, and the shape is about 100 μm × 100 μm and the height is about 2 μm.
A gold bump of 0 μm is formed. The laser may be a YAG laser, a CO 2 laser or a glass laser, and there is no particular limitation. At this time, the Au vapor deposition film formed on the IC chip is
u Reflects laser light other than the ultrafine powder film to prevent temperature rise of the IC chip. Further, since Al and Au have poor wettability, if Au ultra-fine powder is directly applied to the Al wiring, even if sintering is performed by laser irradiation, sufficient adhesion can be obtained between the Al wiring and the gold bump. I can't. However, when the Au vapor deposition film is formed in advance, the Au bump and the Al wiring are sufficiently bonded. Therefore, other than the Au vapor-deposited film, the vapor-deposited film may be formed of a material (Pd or the like) that can obtain the adhesive force between the Au bump and the Al wiring.

【0030】上記のごとく、本発明ではレーザ照射部分
が極めて微小であること、レーザ照射時間が極めて短時
間であること、ICチップ上のAu蒸着膜がAu超微粉
膜以外でレーザ光を反射すること、金超微粉膜が焼結後
は、光の高反射体となり、焼結後のエネルギ吸収が減る
ことのため、ICチップは低温のままでAuバンプを形
成できる。
As described above, in the present invention, the laser irradiation portion is extremely small, the laser irradiation time is extremely short, and the Au vapor deposition film on the IC chip reflects laser light other than the Au ultrafine powder film. That is, after the ultrafine gold film is sintered, it becomes a high-reflector of light, and the energy absorption after sintering is reduced, so that the Au bump can be formed at a low temperature in the IC chip.

【0031】本実施例によれば、ICチップ上にAuバ
ンプを簡単な乾式工程で、極めて生産性よく形成するこ
とができる。
According to this embodiment, Au bumps can be formed on the IC chip by a simple dry process with extremely high productivity.

【0032】図4は上記実施例にて得られたTAB実装
の断面図であり、図5は同平面図である。図中8はIC
チップ、9がポリイミドフィルム、10が銅リード、1
1がAuバンプである。
FIG. 4 is a sectional view of the TAB mounting obtained in the above embodiment, and FIG. 5 is a plan view of the same. 8 in the figure is an IC
Chip, 9 polyimide film, 10 copper lead, 1
1 is an Au bump.

【0033】TAB実装法は、IC素子の薄型化、小型
化、多ピン化が可能であり、近年薄型化が進んだOA機
器、電卓、特に薄型化が必要とれさるICカードには欠
かせない技術である。
The TAB mounting method enables thinning, miniaturization, and multi-pinning of IC elements, and is essential for OA devices and calculators that have become thinner in recent years, especially for IC cards that need to be thinned. It is a technology.

【0034】まず従来技術はポリイミドフィルム上に銅
薄板を接着し、エッチングによって銅リードを形成す
る。
First, according to the conventional technique, a copper thin plate is adhered on a polyimide film, and a copper lead is formed by etching.

【0035】一方、銅リードと接続すべきICチップの
アルミ配線上に、めっき法によって厚み約20μmのA
uバンプを形成する。ボンディング法によってAuバン
プと銅リードを接着し、ポリイミドフィルム上にICチ
ップを搭載する。ICチップは、約450℃以上に温度
を上げることができないため、Auにバンプは基板温度
を上げないめっき法によって作らねばならない。しか
し、前記のように一般的なめっき法による工程は(1)め
っき用電極の形成、(2)ホトレジスト工程、(3)めっき工
程、(4)ホトレジストの除去、(5)電極のエッチングが煩
雑で長時間を必要とし、かつAuバンプの高さの不ぞろ
いから銅リードとの接続不良が生じやすく歩留まりが悪
くなる。
On the other hand, on the aluminum wiring of the IC chip to be connected to the copper lead, the thickness A of about 20 μm is plated.
Form u bumps. The Au bump and the copper lead are bonded by the bonding method, and the IC chip is mounted on the polyimide film. Since the IC chip cannot raise the temperature above about 450 ° C., the bump on Au must be formed by a plating method that does not raise the substrate temperature. However, as described above, the steps of the general plating method are complicated in (1) formation of electrodes for plating, (2) photoresist step, (3) plating step, (4) removal of photoresist, and (5) electrode etching. Therefore, a long time is required, and because the height of the Au bumps is not uniform, a defective connection with a copper lead is likely to occur, resulting in a poor yield.

【0036】上記の従来技術の欠点は上記図1〜図3の
実施例の採用により解消する。
The above-mentioned drawbacks of the prior art are eliminated by adopting the embodiments of FIGS.

【0037】次に、図6乃至図8に従って本発明の一実
施例によって銅リード上にAuバンプを形成する工程の
概略を示す。
Next, an outline of a process of forming Au bumps on copper leads according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0038】図6、図7において、10は銅リード、9
はポリイミドフィルム、12はSn蒸着膜、5はAu超
微粉膜、13は銅ブロック、6はレーザ光、7はレーザ
発振器である。
6 and 7, 10 is a copper lead, and 9 is
Is a polyimide film, 12 is a Sn vapor deposition film, 5 is an Au ultrafine powder film, 13 is a copper block, 6 is a laser beam, and 7 is a laser oscillator.

【0039】ポリイミドフィルムもICチップ同様に約
450℃以上の温度に耐えられぬため低温でAuバンプ
を形成させねばならない。
Like the IC chip, the polyimide film cannot withstand a temperature of about 450 ° C. or higher, so that Au bumps must be formed at a low temperature.

【0040】まず、図6に示すごとく、銅リード上にS
n蒸着膜を形成する。Sn蒸着膜の形成方法は真空蒸着
でも、スパッタリング法、めっき法でもよく、特に制約
はない。
First, as shown in FIG. 6, S is formed on the copper lead.
An evaporated film is formed. The method for forming the Sn vapor deposition film may be vacuum vapor deposition, sputtering, or plating, and is not particularly limited.

【0041】次に図7に示すごとく、Au超微粉で生成
したペーストを印刷し、不活性ガスであるN2ガス雰囲
気中で約400℃に加熱し乾燥させる。次に、図7のご
とく、銅リードを上下より銅ブロックではさみ、N2
るいはAr等の不活性ガス雰囲気中でAu超微粉膜にレ
ーザを約0.数秒から数秒間照射して焼結させ、Auバ
ンプを形成する。この際、銅ブロックはレーザ光照射に
よる熱を吸収し、ポリイミドフィルムの加熱を防ぐ。ま
たSn蒸着膜は、Auバンプと共晶反応を起こし、十分
な接着力を生む。
Next, as shown in FIG. 7, a paste made of ultrafine Au powder is printed, heated to about 400 ° C. in an N 2 gas atmosphere which is an inert gas, and dried. Next, as shown in FIG. 7, the copper leads are sandwiched between the copper blocks from above and below, and the ultrafine Au film is irradiated with a laser for about a few seconds to a few seconds in an inert gas atmosphere such as N 2 or Ar to sinter. , Au bumps are formed. At this time, the copper block absorbs heat generated by the laser light irradiation and prevents the polyimide film from being heated. Further, the Sn vapor-deposited film causes a eutectic reaction with the Au bumps and produces a sufficient adhesive force.

【0042】レーザ光照射の際は、銅リード、Sn蒸着
膜の酸化を防ぐため、N2あるいはAr等の不活性ガス
雰囲気とせねばならない。
At the time of laser light irradiation, an inert gas atmosphere such as N 2 or Ar must be used in order to prevent oxidation of the copper leads and the Sn vapor deposition film.

【0043】図8に一実施例を示す。図8において、1
0はSn蒸着膜を形成した銅リード、9はポリイミドフ
ィルム、5は金超微粉膜、13は銅ブロック、14は角
形筒状の銅ブロック、7はレーザ発振器、15はパイ
プ、6はレーザ光である。レーザを照射すべき銅リード
を上下より、銅ブロックではさみ、角形筒状の銅ブロッ
ク内側に、パイプからN2あるいはArを吹き込み、レ
ーザ照射部分の周囲だけを、N2あるいはAr雰囲気と
する。本方法ならば、大気中でも、本実施例によって銅
リード上にAuバンプを形成できる。
FIG. 8 shows an embodiment. In FIG. 8, 1
0 is a copper lead formed with a Sn vapor-deposited film, 9 is a polyimide film, 5 is an ultrafine powder film of gold, 13 is a copper block, 14 is a rectangular cylindrical copper block, 7 is a laser oscillator, 15 is a pipe, and 6 is a laser beam. Is. The copper leads to be irradiated with laser are sandwiched between the copper blocks from above and below, and N 2 or Ar is blown into the inside of the rectangular cylindrical copper block from a pipe, and only the periphery of the laser-irradiated portion is made into an N 2 or Ar atmosphere. According to this method, Au bumps can be formed on the copper leads according to this embodiment even in the atmosphere.

【0044】上記のごとく、本実施例ではレーザ照射部
分が極めて小さく、かつ短時間の照射であること、銅ブ
ロックによって熱が奪われること、金超微粉膜は焼結
後、反射率が増し吸収率が低下することなどのため、ポ
リイミドフィルムを低温に保ちつつ、Auバンプを生産
性よく形成できる。
As described above, in this embodiment, the laser irradiation portion is extremely small and the irradiation time is short, the heat is taken away by the copper block, and the ultrafine gold film has an increased reflectance after sintering and absorption. Due to such a decrease in the rate, the Au bumps can be formed with good productivity while keeping the polyimide film at a low temperature.

【0045】次に更に別の実施例を図9乃至図11によ
り説明する。
Next, still another embodiment will be described with reference to FIGS.

【0046】ICチップ完成後に電極間を結ぼうとする
場合、通常のフォトレジスト、Al蒸着、エッチングと
いう工程でAl配線を形成するのは効率が悪い。またI
Cチップ完成後であるため、基板温度を上げられず効率
のよいスクリーン印刷法は用いられない。
When the electrodes are to be connected after the IC chip is completed, it is inefficient to form the Al wiring by the steps of ordinary photoresist, Al vapor deposition and etching. Also I
Since the C chip is completed, the substrate temperature cannot be raised and an efficient screen printing method cannot be used.

【0047】図9、図10、図11は本実施例によって
ICチップ上にAu配線を形成する工程の概略を示す。
各図において、8はICチップ、16、17はAu配線
で結ぼうとする電極、18は絶縁保護膜、5はAu超微
粒粉膜、6はレーザ光、7はレーザ発振器である。
FIG. 9, FIG. 10 and FIG. 11 show the outline of the process of forming Au wiring on the IC chip according to this embodiment.
In each figure, 8 is an IC chip, 16 and 17 are electrodes to be connected by Au wiring, 18 is an insulating protective film, 5 is Au ultrafine powder film, 6 is laser light, and 7 is a laser oscillator.

【0048】まず、図10のごとく、結ぼうとする電極
間にAu超微粉膜を塗布する。この場合、Au超微粉だ
けを塗布してもよいし、Au超微粉を用いたペーストで
も良い。Au超微粉膜を形成後、レーザ光或いはICチ
ップを動かし、電極間を結ぶようにレーザ光を照射して
電極間を結ぶ配線部分だけを焼結させる。レーザ照射
後、図11のごとく水あるいは有機溶剤で、Au超微粒
子膜の未焼結部分を取り除く。
First, as shown in FIG. 10, an ultrafine Au film is applied between the electrodes to be connected. In this case, only Au ultrafine powder may be applied, or a paste using Au ultrafine powder may be used. After forming the Au ultrafine powder film, the laser beam or the IC chip is moved, and the laser beam is irradiated so as to connect the electrodes to sinter only the wiring part connecting the electrodes. After the laser irradiation, the unsintered part of the Au ultrafine particle film is removed with water or an organic solvent as shown in FIG.

【0049】以上、本実施例によれば、レーザ照射時間
が短いこと、Au超微粉膜は焼結後、光の高反射体とな
り余分の熱を吸収しないことのため、基板温度を低く保
ちつつ、任意形状のAu配線を効率よく形成できる。ま
た、Au配線形成の場合、前述のAuバンプ形成法と同
じように、配線部分だけを印刷し、乾燥後、レーザ照射
によって焼結させても、同様に効率よく形成できる。
As described above, according to the present embodiment, since the laser irradiation time is short and the Au ultrafine powder film becomes a high light reflector after sintering and does not absorb extra heat, the substrate temperature is kept low. The Au wiring having an arbitrary shape can be efficiently formed. Further, in the case of forming the Au wiring, similarly to the Au bump forming method described above, even if only the wiring portion is printed, dried and then sintered by laser irradiation, it can be similarly efficiently formed.

【0050】本方法で焼結させたAu超微粒子膜の外観
写真を見ると、Au蒸着膜を形成したシリコン基板上に
Au超微粒子膜を塗布し、レーザ光を照射して、径約1
mmの円状に焼結させたAu薄膜によれば金色の円状部分
がレーザ照射によって焼結したAu薄膜であり、周りの
黒色部分が未焼結のAu超微粒子膜である。この際用い
たレーザはYAGレーザであり、照射時間は約1秒であ
る。焼結後の基板との接着力は強く、テープテストによ
ってもはく離することはなかった。
Looking at the external appearance photograph of the Au ultrafine particle film sintered by this method, the Au ultrafine particle film was applied on the silicon substrate on which the Au vapor deposition film was formed, and the laser beam was irradiated to obtain a diameter of about 1 mm.
According to the Au thin film sintered in a circular shape of mm, the gold-colored circular portion is the Au thin film sintered by laser irradiation, and the surrounding black portion is the unsintered Au ultrafine particle film. The laser used at this time is a YAG laser, and the irradiation time is about 1 second. The adhesive strength with the substrate after sintering was strong, and the tape test did not cause peeling.

【0051】本例ではAl配線にAuバンプを形成した
が、Al以外のCu,Sn,Ag、Au他の導電性金属
配線が対称となる。またバンプ材料もAuのみでなくA
g,Cu,Al他の超微粒子では黒色、焼結後には反射
性になるものであればよい。
Although Au bumps are formed on the Al wirings in this example, conductive metal wirings other than Al, such as Cu, Sn, Ag and Au, are symmetrical. The bump material is not only Au but also A
Ultrafine particles of g, Cu, Al and the like may be black as long as they become black and are reflective after sintering.

【0052】図9〜図11の例で説明した配線方法は更
に絶縁層を形成した上に同様の配線をくり返すことによ
り、多層配線を本方法で形成することも可能である。
In the wiring method described in the examples of FIGS. 9 to 11, it is also possible to form a multilayer wiring by this method by further forming an insulating layer and then repeating the same wiring.

【0053】また図10においてレーザ光又はチップを
スキャンニングすることにより広い面積を焼結して金属
膜を形成することもできる。
Further, in FIG. 10, a metal film can be formed by scanning a wide area by scanning a laser beam or a chip.

【0054】本例はレーザ光で説明したが超微粒子の焼
結前後でエネルギーの投入量が変化する熱源(電子線、
赤外線、プラズマ、光ビーム等)を用いてもよい。
This example was explained using laser light, but a heat source (electron beam,
Infrared, plasma, light beam, etc.) may be used.

【0055】図12は、金超微粒子を膜状に塗布した場
合の、光の反射率と超微粒径との関係を示す。●印は波
長0.9〜1.1μmの光に対する反射率、○印は波長9
〜11μmの光に対する反射率である。平均粒径約10
0Åの金超微子膜は、YAGーザ波長(1.06μm)
に相当する光は全んど吸収する。またCO2レーザ波長
(10.6μm)に相当する光に対しても高吸収体であ
る。比較のために、同じ波長の光に対するバルクの金
(鏡面)の反射率を同図に示した。バルクの金はどちら
の波長の光に対しても極めて高い反射率を示す。本実施
例は、この反射率の特性、及び金属超微粒子の低温焼結
性の特性を利用し、レーザ照射によって、焼結せしめよ
うとするものである。
FIG. 12 shows the relationship between the light reflectance and the ultrafine particle diameter when gold ultrafine particles are applied in a film form. ● indicates the reflectance for light with a wavelength of 0.9 to 1.1 μm, ○ indicates a wavelength of 9
It is the reflectance for light of ˜11 μm. Average particle size about 10
The 0Å gold ultrafine film has a YAG laser wavelength (1.06 μm).
The light equivalent to is completely absorbed. It is also a high absorber for light corresponding to the CO 2 laser wavelength (10.6 μm). For comparison, the reflectance of bulk gold (mirror surface) for light of the same wavelength is shown in the same figure. Bulk gold has extremely high reflectance for light of both wavelengths. In the present embodiment, the characteristics of the reflectance and the characteristics of the low temperature sinterability of the ultrafine metal particles are utilized to sinter by laser irradiation.

【0056】図13に図1の変形例を示す。図中の符号
19は反射率測定器(センサ)である。
FIG. 13 shows a modification of FIG. Reference numeral 19 in the drawing is a reflectance measuring device (sensor).

【0057】本来、金は光の高反射体であり、前記図1
2のごとく、YAGレーザ(波長1.06μm)に対し
ても約95%を反射し、CO2レーザ(波長10.6μ
m)に対しては、約98%を反射する。しかし、超微粒
子化すると、金は光の高吸収体となる。一般に、金属は
超微粒化によって光の高吸収体となる。
Originally, gold is a high-reflector of light.
As shown in No. 2 , about 95% is reflected also to the YAG laser (wavelength 1.06 μm) and the CO 2 laser (wavelength 10.6 μm)
For m), about 98% is reflected. However, when made into ultrafine particles, gold becomes a high absorber of light. In general, a metal becomes a high light absorber by ultra-fine atomization.

【0058】本例が図1のものと異なるのはこの特性を
利用してセンサにて焼結の進捗状況を適格に把握せんと
することにある。
This example is different from that shown in FIG. 1 in that the sensor is used to appropriately grasp the progress of sintering by utilizing this characteristic.

【0059】すなわち図13に示すごとく、乾燥したA
u超微粉膜を約0.数秒から数秒間レーザ照射し、極め
て単時間で焼結させ、形状約100μm×100μm高
さ約20μmの金バンプを形成する。レーザ照射の時
に、反射率測定器によって金超微粒子膜の反射率を測定
する。反射率からの超微粒子膜の焼結具合いを推定し、
レーザ光の出力、照射時間を制御する。以降の手順は第
1実施例に準ずる。
That is, as shown in FIG. 13, dried A
The ultrafine powder film is irradiated with a laser for about a few seconds to a few seconds and sintered in an extremely short time to form a gold bump having a shape of about 100 μm × 100 μm and a height of about 20 μm. At the time of laser irradiation, the reflectance of the gold ultrafine particle film is measured by a reflectance meter. Estimate the sintering condition of the ultrafine particle film from the reflectance,
The output of laser light and the irradiation time are controlled. The subsequent procedure is based on the first embodiment.

【0060】以上の実施例では、Au超微粒子から成る
ペーストを用いた例を示したが、ペースト中のAu粒子
が全て超微粒子である必要はなく、金微粒子と金超微粒
子の混合物、あるいは、セラミック粉末と金微粒子と金
超微粒子の混合物から成るペーストであってもよい。
In the above embodiments, an example using a paste composed of Au ultrafine particles is shown. However, it is not necessary that all Au particles in the paste are ultrafine particles, and a mixture of gold fine particles and gold ultrafine particles, or It may be a paste composed of a mixture of ceramic powder, fine gold particles and ultrafine gold particles.

【0061】[0061]

【発明の効果】従来は、工程の煩雑なめっき法でしか形
成することのできなかった基板温度を上げられぬ条件下
での膜厚数十μmの膜形成が、本発明によれば簡単な乾
燥工程で、かつ極めて生産性よく形成できる。
According to the present invention, it is possible to easily form a film having a film thickness of several tens of μm under the condition that the substrate temperature cannot be raised, which can be formed only by a plating method which requires complicated steps. It can be formed in a drying process with extremely high productivity.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の焼結方法の一例によりレーザ光照射で
金バンプを形成する電子部品の断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an electronic component in which a gold bump is formed by laser light irradiation according to an example of a sintering method of the present invention.

【図2】図1の実施例の素材となる基板の断面図であ
る。
2 is a cross-sectional view of a substrate which is a material of the embodiment of FIG.

【図3】図2に金超微粒子膜を塗工した基体の断面図で
ある。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a substrate coated with a gold ultrafine particle film in FIG.

【図4】図1の実施例により得られたICチップ実装の
断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of IC chip mounting obtained by the embodiment of FIG.

【図5】図4の実装状態を示す斜視図である。5 is a perspective view showing a mounting state of FIG. 4. FIG.

【図6】図7の実施例の素材となる基体の断面図であ
る。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a base body which is a material of the embodiment of FIG.

【図7】本発明の焼結方法の一例によりレーザ光照射で
金バンプを形成する電子部品の断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of an electronic component in which gold bumps are formed by laser light irradiation according to an example of the sintering method of the present invention.

【図8】本発明の焼結方法の一例によりレーザ光照射で
金バンプを形成する電子部品の部分斜視図である。
FIG. 8 is a partial perspective view of an electronic component in which a gold bump is formed by laser light irradiation by an example of the sintering method of the present invention.

【図9】本発明の焼結方法の一例によりマイクロ配線を
施す為の基板の斜視図である。
FIG. 9 is a perspective view of a substrate for providing micro wiring according to an example of the sintering method of the present invention.

【図10】図9の基板上にレーザ光を照射中の基板の斜
視図である。
FIG. 10 is a perspective view of the substrate of FIG. 9 during irradiation with laser light.

【図11】図10の工程で得られた配線済みの基体の斜
視図である。
11 is a perspective view of a wiring-provided base body obtained in the process of FIG.

【図12】超微粒子膜の反射率とバルクの反射率とを比
較した特性図である。
FIG. 12 is a characteristic diagram comparing the reflectance of the ultrafine particle film and the reflectance of the bulk.

【図13】本発明の焼結方法の一例によりレーザ光照射
で金バンプを形成する電子部品の断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view of an electronic component in which gold bumps are formed by laser light irradiation according to an example of the sintering method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…シリコン基板、2…アルミ配線、3…絶縁保護膜、
4…金蒸着膜、5…金超微粒子膜、6…レーザ光、7…
レーザ発振器、8…ICチップ、9…ポリイミドフィル
ム、10…銅リード、11…金バンプ、12…スズ蒸着
膜、13,14…銅ブロック、19…反射率測定器、2
0,21…被接合物、22…金蒸着膜、23…基板、2
4…検出部、25…保護膜。
1 ... Silicon substrate, 2 ... Aluminum wiring, 3 ... Insulation protective film,
4 ... Gold vapor deposition film, 5 ... Gold ultrafine particle film, 6 ... Laser light, 7 ...
Laser oscillator, 8 ... IC chip, 9 ... Polyimide film, 10 ... Copper lead, 11 ... Gold bump, 12 ... Tin vapor deposition film, 13, 14 ... Copper block, 19 ... Reflectance measuring device, 2
0, 21 ... Object to be joined, 22 ... Gold vapor deposition film, 23 ... Substrate, 2
4 ... Detector, 25 ... Protective film.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/3205 21/321 (72)発明者 日置 進 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Reference number within the agency FI Technical indication location H01L 21/3205 21/321 (72) Inventor Susumu Hioki 502 Kandachi-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Prefecture Tate Seisakusho Mechanical Research Center

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板上に配置した金属粉末或いは金属粉末
と非金属粉末との混合物にエネルギを照射して該金属粉
末或いは混合物を焼結する方法において、前記金属粉末
の一部又は全部に黒色超微粒子を用い、エネルギの照射
部分の金属粉末或いは混合物の焼結状態をエネルギの吸
収率及び/または反射率としてセンサで検出し、前記照
射位置がエネルギの吸収体からエネルギの反射体に転化
した時点でエネルギの照射を停止することを特徴とする
焼結方法。
1. In a method of irradiating energy to a metal powder or a mixture of a metal powder and a non-metal powder arranged on a substrate to sinter the metal powder or mixture, part or all of the metal powder is black. Using ultrafine particles, the sensor detects the sintered state of the metal powder or mixture at the energy irradiation portion as the energy absorption rate and / or reflectance, and the irradiation position is converted from the energy absorption body to the energy reflection body. A sintering method characterized in that the irradiation of energy is stopped at a time point.
【請求項2】前記黒色超微粒子は金属及び/またはセラ
ミックス超微粒子であることを特徴とする請求項1に記
載の焼結方法。
2. The sintering method according to claim 1, wherein the black ultrafine particles are metal and / or ceramic ultrafine particles.
【請求項3】前記エネルギの照射源はレーザ光、光ビー
ムから選ぶことを特徴とする請求項1に記載の焼結方
法。
3. The sintering method according to claim 1, wherein the energy irradiation source is selected from a laser beam and a light beam.
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