JPH0669640A - 半田バンプ形成方法 - Google Patents

半田バンプ形成方法

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JPH0669640A
JPH0669640A JP10257292A JP10257292A JPH0669640A JP H0669640 A JPH0669640 A JP H0669640A JP 10257292 A JP10257292 A JP 10257292A JP 10257292 A JP10257292 A JP 10257292A JP H0669640 A JPH0669640 A JP H0669640A
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solder
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electrode
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placement plate
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Kiichi Yoshino
喜一 吉野
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3457Solder materials or compositions; Methods of application thereof
    • H05K3/3478Applying solder preforms; Transferring prefabricated solder patterns

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  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】基板上の電極に湿式工程や真空工程なしで、ま
た機械的衝撃をかけることなく高精度な半田バンプを形
成する。 【構成】ポンチ1とダイス3を用いて半田シート14を
打ち抜いてポンチ1の先端で打ち抜いた半田片4を表面
に接着層をもつ仮配置板に接触させ所定の位置に配置し
た後、仮配置板21を予めフラックス5を塗布した基板
上の電極8に位置合わせし、半田片4を電極8上に転写
する。次いで半田片4を電極8上に溶着させ半田バンプ
12とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半田バンプ形成方法、特
に、半導体素子実装用の半田バンプ形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、半導体素子のフリップチップ
実装などで必要な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技術がある。
【0003】図4(a)〜(d)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、シリコン基板11上に配線層15、保護層
10が形成されたLSI9の全面にスパッタなどでCr
等の接着層17、Ni等の拡散防止層16順次積層す
る。〔図4(a)〕次いで、レジスト層20を全面に塗
布し露光、現像して電極部分のレジスト層20を除去す
る。その後、メッキにより厚い半田層19を電極部に形
成する。〔図4(b)〕メッキ後は、レジスト層20を
除去し半田層19をマスクとして電極部以外の拡散防止
層16、接着層17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、接着層、拡散防止層は、レジスト層を形成して電極
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、LSI上の半田層19は
加熱溶融され球面状の半田バンプ12に成形される。
〔図4(d)〕 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7上の所定の位置にポンチ1
とダイス3を位置ぎめする。金属シート2をポンチ1で
打ち抜き、打ち抜かれた金属片18をポンチ1先端で基
板7上へ圧着する。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】上述したような従来の
半田バンプ形成方法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】本発明の半田バンプ形成
方法は、プレス加工して形成した半田片を基板の電極の
配置を反転した配置で仮配置板上に配置した後、仮配置
板と基板とを重ね合わせて配置された半田片と電極とを
接触させ、半田片を仮配置板から基板の電極に転写する
方法である。ここで、半田片を仮配置板から基板の電極
に転写した後、基板を加熱することにより、転写された
半田片を溶融して球面形状にするとともに電極に接着さ
せてもよい。本発明のもう一つの半田バンプ形成方法
は、プレス加工して形成した半田片を基板の電極の配置
を反転した配置で仮配置板上に配置した後、仮配置板と
基板とを重ね合わせ配置された半田片と電極を接触さ
せ、次いで基板を加熱することにより配置した半田片を
仮配置板から基板の電極に転写すると同時に溶融せしめ
て球面形状にするとともに電極に接着させる方法であ
る。仮配置板への半田片の配置は、シート状半田材料を
打ち抜き加工して形成した半田片を打ち抜き加工に用い
たポンチを使って直接仮配置板に押し付ける、または仮
配置板上に落とすことにより行う。
【0006】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
【0007】図1(a)〜(e)は、本発明の実施例1
の工程図である。まず、ダイシングなどで用いられる加
熱により接着層が発泡し接着力が低下する加熱発泡剥離
シート13をガラス板5上に張り付け、仮配置板21と
した。〔図1(a)〕次いで、150μm厚の錫鉛の半田
シート14を200μm径のポンチ1、ダイス3により打
ち抜き、半田片4をポンチ1により直接加熱発泡剥離シ
ート13上に押し付けることにより、仮配置板21上に
半田片4を並べた。半田片4の配置は、LSI9の電極
配置を反転した配置にしておく必要がある。〔図1
(b)〕次いで、フラックス5を約7μm回転塗布機で
塗布したLSI9上に、LSI9の電極8と半田片4の
位置が一致するよう仮配置板21を位置合わせしながら
LSI電極8上に載せ、低加圧で押し付けながら仮配置
板21を100 ℃に加熱した。〔図1(c)〕次いで、仮
配置板21を引き上げると、半田片4は仮配置板21か
ら離れ、LSI電極8に転写される。〔図1(d)〕こ
の後、LSI9を200℃に加熱して半田片4を溶融し球
面形状の半田バンプ12にした。〔図1(e)〕仮配置
板21の加熱発泡剥離シートは100℃加熱により粘着性
を失ったのに対しフラックスには粘着性があるので、L
SI電極8への転写が可能となる。上記のポンチ1、ダ
イス3を用いて直接電極上に半田片4をのせる場合、電
極表面層はAuのような半田と接着しやすい金属である
必要があり、またポンチ1の加圧力は40g以上にする必
要であったが、本発明の場合、Ni、Cu等の表面層で
あってもよく、しかも1電極当たりの押し付け力は約3
gでも良好な転写ができた。また、LSIに塗布するフ
ラックス5は、転写後の溶融時に半田および電極の酸化
層を除去する働きを兼ねることができるが、厚すぎると
半田片が流れ出し、ブリッジや1つの電極に半田が集ま
る不良が起きやすく、一方、薄すぎると溶融時の還元作
用が不足しバンプ形状が悪くなる。フラックスの厚さと
しては半田材料の4〜50パーセントが適当であった。
【0008】図2(a)〜(c)は、本発明の実施例2
を示す工程断面図である。実施例1と同様に仮配置板2
1として加熱発泡剥離シートを張ったガラス板を用い半
田片4を並べた。本実施例では、LSI9には電極上に
のみスクリーン印刷でフラックス7を形成した。〔図2
(a)〕次いでLSI9の電極8と半田片4の位置が一
致するよう仮配置板21を位置合わせして載せ、低加圧
を加えながら仮配置板21を100℃に加熱した。〔図2
(b)〕次いで、仮配置板21を引き上げると、半田片
4は仮配置板21から離れ、LSI電極8に転写され
る。この後、LSI9を200℃に加熱して半田片4を溶
融し球面形状の半田バンプ12にした。〔図2(c)〕
この場合、電極のみにフラックスが形成されているの
で、溶融時の半田片の流れだしなどによる不良がよりい
っそう発生しにくい。
【0009】なお、実施例1,2ではガラス板5の表面
に張り付けるシートとして加熱発泡剥離シートを用いた
が、紫外線の光照射で接着性が低下するUV硬化型シー
トであってもよい。実施例のように基板と重ね合わせて
から接着性低下のための処理をする場合、仮配置板21
の基材はガラス板5のような照射光を通す材料にする必
要がある。また実施例1、2では、基板9と重ね合わせ
てから接着性を低下させる処理をしたが、半田片4を仮
配置板21に配置した直後に処理をしてから基板9を重
ね合わせてもよい。
【0010】図3(a)〜(d)は、本発明の実施例3
を示す工程断面図である。本実施例では仮配置板21と
してフラックス5を塗布したガラス板5を使用した。
〔図3(a)〕半田片4をポンチ1とダイス3を用いて
配置する。次いでLSI9を100℃に加熱し、仮配置板
21をLSI9に位置ぎめして載せ、LSI9及び仮配
置板21を加熱し半田片4を電極上に溶着させた。〔図
3(c)〕この後、仮配置板21を半田溶融中に引き上
げ球形状の半田バンプ12を得た。〔図3(d)〕本実
施例の場合、仮配置板21をLSI9へ位置決めしたま
ま半田片を溶融するので、加熱時は半田バンプ12がつ
ぶれないようにガラス板5下面と電極8との距離を一定
に保持するのが望ましい。尚、本実施例の仮配置板21
として表面が細かい凹凸状態である半田とは馴染まい材
質の平板を用いても良い。この場合、半田片は表面の凹
凸により仮固定されており、半田溶融時には仮配置板2
1に溶着することはない。
【0011】本発明の方法では、プレス打ち抜きにより
半田片を形成するので、その供給量の均一性は良好であ
り、溶融後のバンプ高さは、150±2μmであった。この
ようにして得られた高精度なLSI電極上の半田バンプ
は大型で、高密度に配列された電極を持つLSIのフリ
ップチップ実装に適している。以上のように本発明の方
法を用いることにより、高密度に配列されたLSI電極
上に半田バンプを従来に比べ高精度、低コストでしかも
機械的衝撃を加えることなく形成することができる。
尚、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、金シリコン半
田、金ゲルマニウム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のバン
プ形成にも適用する。
【0012】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、プレス法
で形成した半田片を仮配置板に供給してから転写する方
法であるので、均一な体積の半田バンプを比較的容易に
基板に機械的負荷をかけることなく形成できるという効
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。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)〜(e)は本発明の第1の実施例の工程
断面図である。
【図2】(a)〜(c)は本発明の第2の実施例の工程
断面図である。
【図3】(a)〜(d)は本発明の第3の実施例の工程
断面図である。
【図4】(a)〜(d)は従来のメッキ法による半田バ
ンプ形成方法を示す工程断面図である。
【図5】(a),(b)は従来の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。
【符号の説明】
1 ポンチ 2 金属シート 3 ダイス 4 半田片 5 ガラス板 6 フラックス 7 基板 8 電極 9 LSI 10 保護層 11 シリコン基板 12 半田バンプ 13 加熱発泡剥離シート 14 半田シート 15 配線層 16 拡散防止層 17 接着層 18 金属片 19 半田層 20 レジスト層 21 仮配置板

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プレス加工して形成した半田片を基板の電
    極の配置を反転した配置で仮配置板上に順次配置した
    後、前記仮配置板と前記基板とを重ね合わせて前記配置
    された半田片と前記電極とを接触させ、前記配置した半
    田片を前記仮配置板から前記基板の電極に転写すること
    を特徴とする半田バンプ形成方法。
  2. 【請求項2】半田片を仮配置板から基板の電極に転写し
    た後、前記基板を加熱し前記転写された半田片を溶融し
    て球面形状にするとともに前記電極に接着させる請求項
    1記載の半田バンプ形成方法。
  3. 【請求項3】プレス加工して形成した半田片を基板の電
    極の配置を反転した配置で仮配置板上に順次配置した
    後、仮配置板と基板とを重ね合わせて配置された半田片
    と電極とを接触させ、次いで基板を加熱することにより
    配置した半田片を仮配置板から基板の電極に転写すると
    同時に溶融して球面形状にするとともに電極に接着させ
    ることを特徴とする半田バンプ形成方法。
  4. 【請求項4】シート状半田材料を打ち抜き加工して形成
    した半田片を前記打ち抜き加工に用いたポンチを使って
    直接仮配置板に押し付ける、あるいは仮配置板上に落と
    すことにより配置する請求項1〜3記載の半田バンプ形
    成方法。
  5. 【請求項5】仮配置板の表面層が加熱により接着性が低
    下する層よりなり、半田片を配置した後、基板への転写
    と同時またはそれ以前に加熱処理を行う工程を有する請
    求項1〜4記載の半田バンプ形成方法。
  6. 【請求項6】仮配置板の表面層が光照射により接着性が
    低下する層よりなり、半田片を配置した後、基板への転
    写と同時またはそれ以前に光照射を行う工程を有する請
    求項1〜4記載の半田バンプ形成方法。
  7. 【請求項7】仮配置板の表面が細かい凹凸状態である、
    またはフラックスが塗布されている請求項3記載の半田
    バンプ形成方法。
  8. 【請求項8】表面にフラックスを塗布した基板に半田片
    を転写する請求項1〜7記載の半田バンプ形成方法。
  9. 【請求項9】フラックスの塗布が半田片が転写される電
    極部のみに行われる請求項8記載の半田バンプ形成方
    法。
  10. 【請求項10】半田片の材料が、錫系半田、錫鉛半田、
    金錫半田、インジウム系半田、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1〜9
    記載の半田バンプ形成方法。
  11. 【請求項11】形成された半田バンプが半導体素子の接
    続に適用される請求項1〜10記載の半田バンプ形成方
    法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5479703A (en) * 1992-12-23 1996-01-02 International Business Machines Corporation Method of making a printed circuit board or card
US5735452A (en) * 1996-06-17 1998-04-07 International Business Machines Corporation Ball grid array by partitioned lamination process
US6115515A (en) * 1907-09-19 2000-09-05 Nec Corporation Optical device mounting board
KR101022912B1 (ko) * 2008-11-28 2011-03-17 삼성전기주식회사 금속범프를 갖는 인쇄회로기판 및 그 제조방법

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