JPH0645740A - 半田接続方法 - Google Patents
半田接続方法Info
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- JPH0645740A JPH0645740A JP4102571A JP10257192A JPH0645740A JP H0645740 A JPH0645740 A JP H0645740A JP 4102571 A JP4102571 A JP 4102571A JP 10257192 A JP10257192 A JP 10257192A JP H0645740 A JPH0645740 A JP H0645740A
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- H01L2224/01—Means 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
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/11—Manufacturing methods
-
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
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-
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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- H05K3/3457—Solder materials or compositions; Methods of application thereof
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- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】基板上の電極に機械的衝撃をかけることなく、
高精度な半田接続を行う。 【構成】ポンチ１とダイス３を用いて半田材料１５を打
ち抜いてポンチ１の先端で半田片１５を予めフラックス
５を塗布したＬＳＩ７上に接触させて半田片１５をＬＳ
Ｉ７の所定の位置に配置し、電極６に溶着させ半田バン
プ８とし、基板９にフリップチップ実装する。
高精度な半田接続を行う。 【構成】ポンチ１とダイス３を用いて半田材料１５を打
ち抜いてポンチ１の先端で半田片１５を予めフラックス
５を塗布したＬＳＩ７上に接触させて半田片１５をＬＳ
Ｉ７の所定の位置に配置し、電極６に溶着させ半田バン
プ８とし、基板９にフリップチップ実装する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半田接続方法に関し、特
に、半導体素子のフリップチップ実装用の半田接続方法
に関する。
に、半導体素子のフリップチップ実装用の半田接続方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、半導体素子の高密度接続方式
として、半田バンプを形成して基板間の接続を行うフリ
ップチップ実装法が知られている。この半田バンプの形
成方法としては、メッキや蒸着で半田を供給する方法や
予め球形の半田ボールを用意し電極部に配置する方法が
ある。
として、半田バンプを形成して基板間の接続を行うフリ
ップチップ実装法が知られている。この半田バンプの形
成方法としては、メッキや蒸着で半田を供給する方法や
予め球形の半田ボールを用意し電極部に配置する方法が
ある。
【０００３】図４（ａ）〜（ｅ）は、メッキ法で半導体
素子上に半田バンプを形成する方法を示す工程断面図で
ある。まず、半導体素子の全面にスパッタなどでＣｒ等
の１１接着層、Ｎｉ等の１０拡散防止層を順次積層す
る。〔図４（ａ）〕次いで、レジスト層１２を全面に塗
布し露光、現像して電極部分のレジスト層１２を除去す
る。その後、メッキにより厚い半田を電極部に形成す
る。〔図４（ｂ）〕メッキ後は、レジスト層１２を除去
し半田メッキ層１３をマスクとして電極部以外のメッキ
下地層１４、拡散防止層１０、接着層１１をエッチング
除去し、半田供給工程が完了する。〔図４（ｃ）〕蒸着
で半田を供給する場合は、接着層１１、拡散防止層１０
はレジスト層１２を形成して電極部以外を予め除去して
おき、メッキに代わる蒸着工程では、電極部のみ穴を明
けた金属板を取付け電極部のみに半田層を形成する。通
常、半導体素子上の半田層は加熱溶融され球面状の半田
バンプに成形される。〔図４（ｄ）〕次いで、半導体素
子は基板上に位置決めされフリップチップ実装される。
〔図４（ｅ）〕 図５（ａ），（ｂ）は特願平０２ー１７８８５４で提案
した、金属シートをポンチ、ダイスを用いて所定の径と
厚みで打ち抜き、ポンチを使って直接電極上に金属片を
圧着する方法を示す。基板９上の所定の位置にポンチ１
とダイス３を位置決めする。〔図５（ａ）〕シート状の
金属材料２をポンチ１で打ち抜き、打ち抜かれた金属片
４をポンチ１先端で基板９上へ圧着する。〔図５
（ｂ）〕この方法は半田供給にも応用できる。
素子上に半田バンプを形成する方法を示す工程断面図で
ある。まず、半導体素子の全面にスパッタなどでＣｒ等
の１１接着層、Ｎｉ等の１０拡散防止層を順次積層す
る。〔図４（ａ）〕次いで、レジスト層１２を全面に塗
布し露光、現像して電極部分のレジスト層１２を除去す
る。その後、メッキにより厚い半田を電極部に形成す
る。〔図４（ｂ）〕メッキ後は、レジスト層１２を除去
し半田メッキ層１３をマスクとして電極部以外のメッキ
下地層１４、拡散防止層１０、接着層１１をエッチング
除去し、半田供給工程が完了する。〔図４（ｃ）〕蒸着
で半田を供給する場合は、接着層１１、拡散防止層１０
はレジスト層１２を形成して電極部以外を予め除去して
おき、メッキに代わる蒸着工程では、電極部のみ穴を明
けた金属板を取付け電極部のみに半田層を形成する。通
常、半導体素子上の半田層は加熱溶融され球面状の半田
バンプに成形される。〔図４（ｄ）〕次いで、半導体素
子は基板上に位置決めされフリップチップ実装される。
〔図４（ｅ）〕 図５（ａ），（ｂ）は特願平０２ー１７８８５４で提案
した、金属シートをポンチ、ダイスを用いて所定の径と
厚みで打ち抜き、ポンチを使って直接電極上に金属片を
圧着する方法を示す。基板９上の所定の位置にポンチ１
とダイス３を位置決めする。〔図５（ａ）〕シート状の
金属材料２をポンチ１で打ち抜き、打ち抜かれた金属片
４をポンチ１先端で基板９上へ圧着する。〔図５
（ｂ）〕この方法は半田供給にも応用できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したような半田バ
ンプ形成方法を用いる従来の半田接続方法では、以下の
ような問題点があった。すなわち、メッキ法や蒸着法
は、工程が複雑であること、大きい膜厚の半田層を付け
るには処理時間が長くなること、このため、バンプ形成
コストが高くなること、大きな設備投資が必要であるこ
となどの問題があった。さらに、これらの方法では、組
成のずれが起き易く信頼性の高い半田を得にくいこと、
半導体素子などでは歩留を低下させる要因となること、
ウエハー状態で処理する必要があり柔軟性にかけるなど
の問題もある。またメッキ法では均一な膜を得にくいの
で形状の均一なバンプを得られないといった問題もあ
る。半田シートをポンチ、ダイスで打ち抜き、打ち抜き
用ポンチを使って半田片を直接圧着する方法は、上述の
ような欠点がないが、電極部に半田の打ち抜き片を加圧
して供給するので、表面層が機械的強度が弱い半導体素
子の場合ポンチ加圧力の高度の制御が必要となる。ま
た、半田と電極との接着力を得るには、半田と合金化し
やすいＡｕなどを電極表面につけ、基板加熱を行う必要
があり、Ａｕの半田中への拡散など信頼性上の問題があ
った。
ンプ形成方法を用いる従来の半田接続方法では、以下の
ような問題点があった。すなわち、メッキ法や蒸着法
は、工程が複雑であること、大きい膜厚の半田層を付け
るには処理時間が長くなること、このため、バンプ形成
コストが高くなること、大きな設備投資が必要であるこ
となどの問題があった。さらに、これらの方法では、組
成のずれが起き易く信頼性の高い半田を得にくいこと、
半導体素子などでは歩留を低下させる要因となること、
ウエハー状態で処理する必要があり柔軟性にかけるなど
の問題もある。またメッキ法では均一な膜を得にくいの
で形状の均一なバンプを得られないといった問題もあ
る。半田シートをポンチ、ダイスで打ち抜き、打ち抜き
用ポンチを使って半田片を直接圧着する方法は、上述の
ような欠点がないが、電極部に半田の打ち抜き片を加圧
して供給するので、表面層が機械的強度が弱い半導体素
子の場合ポンチ加圧力の高度の制御が必要となる。ま
た、半田と電極との接着力を得るには、半田と合金化し
やすいＡｕなどを電極表面につけ、基板加熱を行う必要
があり、Ａｕの半田中への拡散など信頼性上の問題があ
った。
【０００５】
【課題を解決するための手段】１）ポンチとダイスを用
いて半田材料を打ち抜いて形成した半田片をポンチを用
いて第１の基板上の予め塗布されたフラックス層に接触
させることにより第１の基板の電極に半田片を配置し、
次いで半田片を溶融して球面状のバンプを形成し、その
後第１の基板と第２の基板とを電極間の位置合わせをし
ながら重ね合わせ、しかる後に、半田片を溶融して第１
の基板と第２の基板との電極間を接続する。 ２）ポンチとダイスを用いて半田材料を打ち抜いて形成
した半田片をポンチを用いて第１の基板上の予め形成さ
れたフラックス層に接触させることにより前記第１の基
板の電極に半田片を配置し、次いで第１の基板と第２の
基板とを電極間の位置合わせをしながら重ね合わせ、し
かる後に、半田片を溶融して第１の基板と第２の基板と
の電極間を接続する。
いて半田材料を打ち抜いて形成した半田片をポンチを用
いて第１の基板上の予め塗布されたフラックス層に接触
させることにより第１の基板の電極に半田片を配置し、
次いで半田片を溶融して球面状のバンプを形成し、その
後第１の基板と第２の基板とを電極間の位置合わせをし
ながら重ね合わせ、しかる後に、半田片を溶融して第１
の基板と第２の基板との電極間を接続する。 ２）ポンチとダイスを用いて半田材料を打ち抜いて形成
した半田片をポンチを用いて第１の基板上の予め形成さ
れたフラックス層に接触させることにより前記第１の基
板の電極に半田片を配置し、次いで第１の基板と第２の
基板とを電極間の位置合わせをしながら重ね合わせ、し
かる後に、半田片を溶融して第１の基板と第２の基板と
の電極間を接続する。
【０００６】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【０００７】図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施例
の工程断面図である。バンプを形成すべきＬＳＩ７上に
予め回転塗布機を用いてフラックス５を塗布した。塗布
膜厚はフラックスの粘性、回転塗布機の回転数で制御で
きる。〔図１（ａ）〕次いで、ＬＳＩ７の電極にポンチ
１とダイス３を有する打ち抜き冶具を設置し、シート状
の半田材料１４を打ち抜き半田片１５を形成するととも
にポンチ１をオーバーストロークさせて半田片１５をフ
ラックス５に接触させる。打ち抜かれた半田片１５は、
弱い付着力でポンチ１に付着しているが、フラックス５
の粘着性によりポンチ１より外れ、電極６上に残ること
になる。打ち抜き冶具を電極配置に従い間欠送りさせる
ことにより電極６上に順次半田片１５を供給する。〔図
１（ｂ）〕次いで、ＬＳＩ７を加熱し半田片１５を球面
状に成形するとともに電極６との接合を行う。ここで、
半田片１５を付着させるために形成したフラックス５は
本来の加熱溶融時の半田酸化膜除去、電極濡れ性向上の
働きをするので、改めてフラックス塗布を行うことなく
好ましい形状の半田バンプ８を形成できる。〔図１
（ｃ）〕最後に、球面状の半田バンプ８を形成したＬＳ
Ｉ７を基板９と位置合わせし、再度加熱溶融することに
よりＬＳＩ７と基板９の電極間を接続する。〔図１
（ｄ）〕 本実施例では、ピッチ400μｍで配列された表面層がＣ
ｕの電極に厚さ150μｍ、直径200μｍの錫鉛共晶半田を
供給した。打ち抜き法の場合、打ち抜かれる材料の厚さ
とポンチ、ダイス径により打ち抜き片の体積は高精度の
制御ができる。フラックスは、粘度9.5cpのロジン系フ
ラックスを回転数1500rpmで塗布し、約7μｍのフラック
ス膜を形成した。フラックスがない場合、半田片を安定
して電極にのせるには半田と電極材料間の金属間接合を
得る必要があり、電極の表面層をＡｕのような酸化しに
くい層としても40ｇｆ以上の大きい加圧力を加える必要
があったが、本発明ではフラックスを塗布してあるの
で、本実施例のＣｕ、あるいはＮｉ等の酸化膜を形成す
る電極材料であっても半田片供給の際の基板電極への圧
力は３ｇｆ以下と機械的衝撃をほとんどかけることなく
半田片１５を載せることができる。塗布するフラックス
５の厚さは厚すぎる場合、半田片１６の電極６上への載
りが不安定になり、溶融時の半田片１５の流れ出しによ
るブリッジ等の不良が起きやすくなる。一方、薄すぎる
と半田片１５が電極６上に残らなくなり、また、溶融時
の酸化膜除去等の効果が不足することになる。フラック
ス厚さとしては、半田片厚さの4〜50％が適当である。
の工程断面図である。バンプを形成すべきＬＳＩ７上に
予め回転塗布機を用いてフラックス５を塗布した。塗布
膜厚はフラックスの粘性、回転塗布機の回転数で制御で
きる。〔図１（ａ）〕次いで、ＬＳＩ７の電極にポンチ
１とダイス３を有する打ち抜き冶具を設置し、シート状
の半田材料１４を打ち抜き半田片１５を形成するととも
にポンチ１をオーバーストロークさせて半田片１５をフ
ラックス５に接触させる。打ち抜かれた半田片１５は、
弱い付着力でポンチ１に付着しているが、フラックス５
の粘着性によりポンチ１より外れ、電極６上に残ること
になる。打ち抜き冶具を電極配置に従い間欠送りさせる
ことにより電極６上に順次半田片１５を供給する。〔図
１（ｂ）〕次いで、ＬＳＩ７を加熱し半田片１５を球面
状に成形するとともに電極６との接合を行う。ここで、
半田片１５を付着させるために形成したフラックス５は
本来の加熱溶融時の半田酸化膜除去、電極濡れ性向上の
働きをするので、改めてフラックス塗布を行うことなく
好ましい形状の半田バンプ８を形成できる。〔図１
（ｃ）〕最後に、球面状の半田バンプ８を形成したＬＳ
Ｉ７を基板９と位置合わせし、再度加熱溶融することに
よりＬＳＩ７と基板９の電極間を接続する。〔図１
（ｄ）〕 本実施例では、ピッチ400μｍで配列された表面層がＣ
ｕの電極に厚さ150μｍ、直径200μｍの錫鉛共晶半田を
供給した。打ち抜き法の場合、打ち抜かれる材料の厚さ
とポンチ、ダイス径により打ち抜き片の体積は高精度の
制御ができる。フラックスは、粘度9.5cpのロジン系フ
ラックスを回転数1500rpmで塗布し、約7μｍのフラック
ス膜を形成した。フラックスがない場合、半田片を安定
して電極にのせるには半田と電極材料間の金属間接合を
得る必要があり、電極の表面層をＡｕのような酸化しに
くい層としても40ｇｆ以上の大きい加圧力を加える必要
があったが、本発明ではフラックスを塗布してあるの
で、本実施例のＣｕ、あるいはＮｉ等の酸化膜を形成す
る電極材料であっても半田片供給の際の基板電極への圧
力は３ｇｆ以下と機械的衝撃をほとんどかけることなく
半田片１５を載せることができる。塗布するフラックス
５の厚さは厚すぎる場合、半田片１６の電極６上への載
りが不安定になり、溶融時の半田片１５の流れ出しによ
るブリッジ等の不良が起きやすくなる。一方、薄すぎる
と半田片１５が電極６上に残らなくなり、また、溶融時
の酸化膜除去等の効果が不足することになる。フラック
ス厚さとしては、半田片厚さの4〜50％が適当である。
【０００８】本発明のフラックス層の形成として、スク
リーン印刷法などを用いて図２のように電極部のみにフ
ラックス層を形成してもよい。この場合、フラックスは
電極部のみにあるので、半田片供給後の溶融時に位置ず
れによるブリッジ等の不良が起きにくい。また、半田片
配列後連続して基板との接続を行う場合は、図３
（ａ），（ｂ）のように、半田片１５供給後バンプを加
熱成形することなく基板９と重ね合わせ、加熱溶融して
ＬＳＩ７と基板間の接続を行う。この場合、工程がより
簡略となる。
リーン印刷法などを用いて図２のように電極部のみにフ
ラックス層を形成してもよい。この場合、フラックスは
電極部のみにあるので、半田片供給後の溶融時に位置ず
れによるブリッジ等の不良が起きにくい。また、半田片
配列後連続して基板との接続を行う場合は、図３
（ａ），（ｂ）のように、半田片１５供給後バンプを加
熱成形することなく基板９と重ね合わせ、加熱溶融して
ＬＳＩ７と基板間の接続を行う。この場合、工程がより
簡略となる。
【０００９】以上のように、本発明の方法を用いること
により、ＬＳＩ電極に機械的衝撃を加えることなく、高
密度に配列された電極を持つＬＳＩのフリップチップ実
装が可能となる。なお、本発明に用いる半田は、錫鉛半
田のみではなく、金錫半田、インジウム系半田、錫系半
田等にも適用できる。また本発明は、ＬＳＩだけでなく
機械的衝撃に弱い配線基板に半田バンプ８を形成し接続
を行う場合にも有効である。
により、ＬＳＩ電極に機械的衝撃を加えることなく、高
密度に配列された電極を持つＬＳＩのフリップチップ実
装が可能となる。なお、本発明に用いる半田は、錫鉛半
田のみではなく、金錫半田、インジウム系半田、錫系半
田等にも適用できる。また本発明は、ＬＳＩだけでなく
機械的衝撃に弱い配線基板に半田バンプ８を形成し接続
を行う場合にも有効である。
【００１０】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、打ち抜き
法で形成した半田片を電極に機械的衝撃をかけることな
く供給できるので、均一な体積による半田接続を高信頼
で実現できるという効果がある。また、湿式工程や真空
工程が不要であり工程が簡略であるとともに、供給する
半田材料、電極構造に対しての制約が少なく、信頼性の
高い接合を得やすいという利点がある。
法で形成した半田片を電極に機械的衝撃をかけることな
く供給できるので、均一な体積による半田接続を高信頼
で実現できるという効果がある。また、湿式工程や真空
工程が不要であり工程が簡略であるとともに、供給する
半田材料、電極構造に対しての制約が少なく、信頼性の
高い接合を得やすいという利点がある。
【図１】（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施例の工程断面
図である。
図である。
【図２】本発明の一実施例のフラックス塗布方法を示す
断面図である。
断面図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は本発明の一実施例の工程断面
図である。
図である。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は従来のメッキ法及び蒸着法に
よる半田供給方法を示す工程断面図である。
よる半田供給方法を示す工程断面図である。
【図５】（ａ），（ｂ）はポンチとダイスを用いた打ち
抜き法による半田供給方法を示す工程断面図である。
抜き法による半田供給方法を示す工程断面図である。
１ ポンチ ２ 金属材料 ３ ダイス ４ 金属片 ５ フラックス ６ 電極 ７ ＬＳＩ ８ 半田バンプ ９ 基板 １０ 拡散防止層 １１ 接着層 １２ レジスト層 １３ 半田メッキ １４ 半田材料 １５ 半田片
Claims (5)
- 【請求項１】ポンチとダイスを用いて半田材料を打ち抜
いて形成した半田片を前記ポンチを用いて第１の基板上
の予め塗布されたフラックス層に接触させることにより
前記第１の基板の電極に前記半田片を配置し、次いで前
記半田片を溶融して球面状のバンプを形成し、その後前
記第１の基板と第２の基板とを電極間の位置合わせをし
ながら重ね合わせ、しかる後に、前記半田片を溶融して
前記第１の基板と第２の基板との電極間を接続すること
を特徴とする半田接続方法。 - 【請求項２】ポンチとダイスを用いて半田材料を打ち抜
いて形成した半田片を前記ポンチを用いて第１の基板上
の予め形成されたフラックス層に接触させることにより
前記第１の基板の電極に前記半田片を配置し、次いで前
記第１の基板と第２の基板とを電極間の位置合わせをし
ながら重ね合わせ、しかる後に、前記半田片を溶融して
前記第１の基板と第２の基板との電極間を接続する請求
項１記載の半田接続方法。 - 【請求項３】フラックスの形成が回転塗布法により行わ
れる請求項１および２記載の半田接続方法。 - 【請求項４】フラックスの形成が電極部のみに行われる
請求項１および２記載の半田接続方法。 - 【請求項５】半田片の材料が、錫系半田、錫鉛半田、イ
ンジウム系半田、金錫半田、金シリコン半田、金ゲルマ
ニウム半田の中のいずれかの半田である請求項１、２お
よび３記載の半田接続方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4102571A JP2910397B2 (ja) | 1992-04-22 | 1992-04-22 | 半田接続方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4102571A JP2910397B2 (ja) | 1992-04-22 | 1992-04-22 | 半田接続方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0645740A true JPH0645740A (ja) | 1994-02-18 |
| JP2910397B2 JP2910397B2 (ja) | 1999-06-23 |
Family
ID=14330918
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4102571A Expired - Lifetime JP2910397B2 (ja) | 1992-04-22 | 1992-04-22 | 半田接続方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2910397B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997019466A1 (en) * | 1995-11-22 | 1997-05-29 | Fry's Metals, Inc. | Method and apparatus for forming solder bumps on a substrate |
| JPH09326552A (ja) * | 1996-06-06 | 1997-12-16 | Ueno Seiki Kk | 半田載置方法及び半田載置装置 |
| US5829124A (en) * | 1995-12-29 | 1998-11-03 | International Business Machines Corporation | Method for forming metallized patterns on the top surface of a printed circuit board |
| JP2001521288A (ja) * | 1997-10-20 | 2001-11-06 | フリップ・チップ・テクノロジーズ・エルエルシー | チップスケールパッケージ及びその形成方法 |
| JP2005026715A (ja) * | 1996-08-27 | 2005-01-27 | Nippon Steel Corp | 低融点金属のバンプを備えた半導体装置及びフリップチップボンディング方法 |
| US6929170B2 (en) * | 2003-09-30 | 2005-08-16 | Ted Ju | Solder deposition method |
| WO2008016128A1 (en) * | 2006-08-03 | 2008-02-07 | Showa Denko K.K. | Production method of soldier circuit board |
| JP2008041867A (ja) * | 2006-08-04 | 2008-02-21 | Showa Denko Kk | ハンダ回路基板の製造方法 |
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