JPH08306695A - 微細バンプの形成方法 - Google Patents
微細バンプの形成方法Info
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- JPH08306695A JPH08306695A JP7104204A JP10420495A JPH08306695A JP H08306695 A JPH08306695 A JP H08306695A JP 7104204 A JP7104204 A JP 7104204A JP 10420495 A JP10420495 A JP 10420495A JP H08306695 A JPH08306695 A JP H08306695A
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- 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
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- H05K3/3457—Solder materials or compositions; Methods of application thereof
- H05K3/3478—Applying solder preforms; Transferring prefabricated solder patterns
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半田等の低融点合金や金属よりなる微細ボー
ルを一括配列・接合する方法で基板電極上にバンプを形
成する際、微細ボールの基板電極からの脱落を防止す
る。 【構成】 微細ボールを基板電極上に一括配列、加熱し
つつ加圧して固定した後、加熱溶融させバンプを形成す
る。微細ボールをその融点以上に加熱しつつ、ボールと
は濡れない加圧基材で加圧しバンプを形成する。
ルを一括配列・接合する方法で基板電極上にバンプを形
成する際、微細ボールの基板電極からの脱落を防止す
る。 【構成】 微細ボールを基板電極上に一括配列、加熱し
つつ加圧して固定した後、加熱溶融させバンプを形成す
る。微細ボールをその融点以上に加熱しつつ、ボールと
は濡れない加圧基材で加圧しバンプを形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は実装基板上にＩＣチップ
等を接続するための微細バンプを形成する方法を提供す
る。
等を接続するための微細バンプを形成する方法を提供す
る。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣチップ等の電子部品と実装基板の接
続は、従来、チップを端子に持つパッケージに封止しそ
の端子と基板を半田付けすることで行われていた。しか
しながら、パッケージ化することにより実装部品の面積
はチップに比べ大きなものになってしまう。近年の著し
い実装部品の小型化の要求に伴い、パッケージ封止する
ことなくチップを基板電極に直接接続する方法が提案さ
れている。
続は、従来、チップを端子に持つパッケージに封止しそ
の端子と基板を半田付けすることで行われていた。しか
しながら、パッケージ化することにより実装部品の面積
はチップに比べ大きなものになってしまう。近年の著し
い実装部品の小型化の要求に伴い、パッケージ封止する
ことなくチップを基板電極に直接接続する方法が提案さ
れている。
【０００３】チップ側の電極部にＡｕ等の高融点金属を
配置し、基板電極に半田等の低融点合金あるいは金属よ
りなる微細なバンプを形成してこれらを接合すれば、極
めて狭ピッチでチップの基板電極への実装が可能とな
る。実際、半導体装置の修復作業性を向上するために、
異種または異形のバンプよりなるこのような接合の一つ
が特開平４−２２５５４２号公報で提案されている。
配置し、基板電極に半田等の低融点合金あるいは金属よ
りなる微細なバンプを形成してこれらを接合すれば、極
めて狭ピッチでチップの基板電極への実装が可能とな
る。実際、半導体装置の修復作業性を向上するために、
異種または異形のバンプよりなるこのような接合の一つ
が特開平４−２２５５４２号公報で提案されている。
【０００４】上記接合に供するには、基板上の狭ピッチ
で微細な電極部に半田を供給する必要がある。その方法
としては、従来からあるスクリーン印刷等では０．３mm
ピッチが限界であり、チップ電極が０．３mm未満の狭ピ
ッチになると対応することができない。狭ピッチの基板
電極への半田の供給法としてはメッキを利用する方法、
半田ワイヤの先端を溶融球状化し電極に接合・切断する
スタッドバンプ法等がある。特開平５−２５９２２４号
公報等では微細ボールを一括配列・接合する方法が開示
されている。この方法は、複雑で多数の処理工程を必要
とするメッキを利用する方法や、電極一つ一つにバンプ
を形成していくスタッドバンプ法に比較して生産性が極
めて高い。
で微細な電極部に半田を供給する必要がある。その方法
としては、従来からあるスクリーン印刷等では０．３mm
ピッチが限界であり、チップ電極が０．３mm未満の狭ピ
ッチになると対応することができない。狭ピッチの基板
電極への半田の供給法としてはメッキを利用する方法、
半田ワイヤの先端を溶融球状化し電極に接合・切断する
スタッドバンプ法等がある。特開平５−２５９２２４号
公報等では微細ボールを一括配列・接合する方法が開示
されている。この方法は、複雑で多数の処理工程を必要
とするメッキを利用する方法や、電極一つ一つにバンプ
を形成していくスタッドバンプ法に比較して生産性が極
めて高い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記の微細ボールを一
括配列・接合する方法で、半田等の低融点合金や金属を
用いて基板電極上にバンプを形成するには、電極基板上
にボールを配列後、溶融してバンプと電極との接合をと
らなければならない。この溶融工程はバンプを配列した
基板を炉に搬送して行われるのが一般的である。しかし
ながら、配列したバンプと基板電極の固定が十分にでき
ないと、搬送時あるいは溶融時にボールが電極から脱落
してしまうという問題があった。本発明は、他の方法に
較べ生産性の高いボールバンプ法で基板に微細なバンプ
を形成する際、ボールを基板から脱落させることなくバ
ンプを形成する方法を提供するものである。
括配列・接合する方法で、半田等の低融点合金や金属を
用いて基板電極上にバンプを形成するには、電極基板上
にボールを配列後、溶融してバンプと電極との接合をと
らなければならない。この溶融工程はバンプを配列した
基板を炉に搬送して行われるのが一般的である。しかし
ながら、配列したバンプと基板電極の固定が十分にでき
ないと、搬送時あるいは溶融時にボールが電極から脱落
してしまうという問題があった。本発明は、他の方法に
較べ生産性の高いボールバンプ法で基板に微細なバンプ
を形成する際、ボールを基板から脱落させることなくバ
ンプを形成する方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の問題点を
解決するために、以下の手段を用いて基板電極部に微細
なバンプを形成することを特徴とする。すなわち、 （１）低融点合金または金属よりなる微細ボールを基板
電極に一括配列し、前記配列した微細ボールをその融点
未満の温度で加熱しつつ加圧し基板電極上に固定、さら
に固定した微細ボールをその融点以上の温度で加熱溶融
して微細バンプを形成する。 （２）低融点合金または金属よりなる微細ボールを基板
電極に一括配列し、この微細ボールをボールとは濡れな
い加圧用基材で加圧しつつその融点以上に加熱し溶融し
基板電極上へ微細バンプを形成する。 （３）前記（２）の形成方法において、基板との接触防
止構造を持つ加圧用基材で加圧しつつ微細ボールをその
融点以上で加熱し溶融し微細バンプを形成する。 （４）前記（１）乃至（３）の何れかにおいて、配列し
たボールを固定あるいは溶融する際に微細ボールに対し
て超音波あるいは微小振動を印加して微細バンプを形成
する。
解決するために、以下の手段を用いて基板電極部に微細
なバンプを形成することを特徴とする。すなわち、 （１）低融点合金または金属よりなる微細ボールを基板
電極に一括配列し、前記配列した微細ボールをその融点
未満の温度で加熱しつつ加圧し基板電極上に固定、さら
に固定した微細ボールをその融点以上の温度で加熱溶融
して微細バンプを形成する。 （２）低融点合金または金属よりなる微細ボールを基板
電極に一括配列し、この微細ボールをボールとは濡れな
い加圧用基材で加圧しつつその融点以上に加熱し溶融し
基板電極上へ微細バンプを形成する。 （３）前記（２）の形成方法において、基板との接触防
止構造を持つ加圧用基材で加圧しつつ微細ボールをその
融点以上で加熱し溶融し微細バンプを形成する。 （４）前記（１）乃至（３）の何れかにおいて、配列し
たボールを固定あるいは溶融する際に微細ボールに対し
て超音波あるいは微小振動を印加して微細バンプを形成
する。
【０００７】
【作用】本発明では低融点合金または金属よりなる微細
なボールを、電極部と同じピッチで支持基材で保持し、
そのボール群と基板電極を位置合わせして、それらを基
板電極部に一括配列転写する。支持基材への保持方法と
しては、例えば特開平５−２５９２２４号公報で開示さ
れているように孔の開いた支持基材に吸引吸着する方法
がある。微細なボールを基板電極部に配列する際に、そ
の融点以下で加熱しつつ加圧しボールと電極部の間に合
金層を形成して十分に固定する。さらに、この固定した
ボールをその融点以上で加熱溶融し接続用バンプを形成
する。加熱溶融は基板を炉に搬送して実行しても良い
し、配列装置上で実行しても良い。ボールと電極が十分
に固定されているので、搬送あるいは溶融中にボールが
電極部から脱落することはない。
なボールを、電極部と同じピッチで支持基材で保持し、
そのボール群と基板電極を位置合わせして、それらを基
板電極部に一括配列転写する。支持基材への保持方法と
しては、例えば特開平５−２５９２２４号公報で開示さ
れているように孔の開いた支持基材に吸引吸着する方法
がある。微細なボールを基板電極部に配列する際に、そ
の融点以下で加熱しつつ加圧しボールと電極部の間に合
金層を形成して十分に固定する。さらに、この固定した
ボールをその融点以上で加熱溶融し接続用バンプを形成
する。加熱溶融は基板を炉に搬送して実行しても良い
し、配列装置上で実行しても良い。ボールと電極が十分
に固定されているので、搬送あるいは溶融中にボールが
電極部から脱落することはない。
【０００８】微細なボールを基板電極部に配列する際
に、加圧基材を用いてその融点以上で加熱しつつ加圧し
配列に連続して接続用バンプを形成することもできる。
この時、加圧基材でボールを押さえつけているためボー
ルの脱落はない。また連続工程化することで生産性も上
がる。加圧基材で連続的に溶融する際はボールが溶け液
状化するため、加圧基材が基板に接触する前に加圧基材
を退避させるように工程を制御する。加圧基材に基板と
の接触防止構造を形成しておけば、この工程制御が簡易
になりさらに生産性が向上する。加圧基材には付着防止
のため、使用するボールとは濡れ性の悪い材質を使用す
る。例えば半田の場合には、酸化物（ガラス、アルミナ
等）、窒化物（窒化硼素、窒化珪素等）、炭化物（炭化
珪素等）、耐熱性プラスチック等が使用できる。
に、加圧基材を用いてその融点以上で加熱しつつ加圧し
配列に連続して接続用バンプを形成することもできる。
この時、加圧基材でボールを押さえつけているためボー
ルの脱落はない。また連続工程化することで生産性も上
がる。加圧基材で連続的に溶融する際はボールが溶け液
状化するため、加圧基材が基板に接触する前に加圧基材
を退避させるように工程を制御する。加圧基材に基板と
の接触防止構造を形成しておけば、この工程制御が簡易
になりさらに生産性が向上する。加圧基材には付着防止
のため、使用するボールとは濡れ性の悪い材質を使用す
る。例えば半田の場合には、酸化物（ガラス、アルミナ
等）、窒化物（窒化硼素、窒化珪素等）、炭化物（炭化
珪素等）、耐熱性プラスチック等が使用できる。
【０００９】電極基板上の酸化物等を除去し合金化を促
進するため、電極部あるいは電極部を含む基板表面には
ボールの配列前や配列する際にフラックスを塗布しても
良い。フラックスは加熱時に加圧基材から注入すること
もできる。
進するため、電極部あるいは電極部を含む基板表面には
ボールの配列前や配列する際にフラックスを塗布しても
良い。フラックスは加熱時に加圧基材から注入すること
もできる。
【００１０】ボールの固定時あるいは溶融時に加熱する
とともに、超音波や微小振動を印加すると、ボールと基
板電極が合金化を促進するためより低い温度での固定や
溶融が可能となりバンプ形成工程が容易になる。
とともに、超音波や微小振動を印加すると、ボールと基
板電極が合金化を促進するためより低い温度での固定や
溶融が可能となりバンプ形成工程が容易になる。
【００１１】バンプを形成する基板としてはセラミック
ス、ガラス、ガラスエポキシ基板、フレキシブルプリン
ト基板等が使用できる。また、ボールの材質としては種
々の組成の半田ボールや融点が４００℃以下の、いわゆ
る、低融点合金あるいは金属が使用できる。さらに、加
熱は大気中のみならず窒素雰囲気や水素を用いた還元性
雰囲気等でも実行できる。以上説明したように本発明の
方法によれば、生産性の高いボールバンプ法を用いて基
板上の狭ピッチ電極に微細な低融点合金あるいは金属よ
りなるバンプを確実に形成できる。
ス、ガラス、ガラスエポキシ基板、フレキシブルプリン
ト基板等が使用できる。また、ボールの材質としては種
々の組成の半田ボールや融点が４００℃以下の、いわゆ
る、低融点合金あるいは金属が使用できる。さらに、加
熱は大気中のみならず窒素雰囲気や水素を用いた還元性
雰囲気等でも実行できる。以上説明したように本発明の
方法によれば、生産性の高いボールバンプ法を用いて基
板上の狭ピッチ電極に微細な低融点合金あるいは金属よ
りなるバンプを確実に形成できる。
【００１２】
【実施例】本発明を図に示す実施例に基づいて説明す
る。
る。
【００１３】図１のａ）図に示すように直径７０μｍの
共晶半田（Ｓｎ：９６．５wt％−Ａｇ：３．５wt％、融
点２２１℃）ボール１を支持基材４を用いて吸引吸着し
てセラミックス基板３のところまで搬送する。次にｂ）
図に示すように基板３の１４０μｍピッチの電極部２に
半田ボールを一括配列する。ここで、あらかじめ基板上
には２０μｍの厚みでフラックスを塗布してある。その
後、ｃ）図に示すように加圧基材５にて共晶半田の融点
より低い温度の２００℃にて加熱しながら加圧しボール
を電極部に固定する。この時、支持基材４が加圧基材５
を兼ねても良い。加圧基材除去後、ボールはつぶれて固
定されており、ｄ）図のようになる。加圧基材を退避さ
せ、共晶半田の融点よりも高い温度の２４０℃にて加熱
するとｅ）図に示すように基板電極に半田ボールが溶融
接合しバンプ６が形成できる。ボールの固定時に超音波
や微小振動を印加すると、ボールと基板電極の合金化を
促進するため上記より固定時の温度を３０℃以上低く設
定できる。
共晶半田（Ｓｎ：９６．５wt％−Ａｇ：３．５wt％、融
点２２１℃）ボール１を支持基材４を用いて吸引吸着し
てセラミックス基板３のところまで搬送する。次にｂ）
図に示すように基板３の１４０μｍピッチの電極部２に
半田ボールを一括配列する。ここで、あらかじめ基板上
には２０μｍの厚みでフラックスを塗布してある。その
後、ｃ）図に示すように加圧基材５にて共晶半田の融点
より低い温度の２００℃にて加熱しながら加圧しボール
を電極部に固定する。この時、支持基材４が加圧基材５
を兼ねても良い。加圧基材除去後、ボールはつぶれて固
定されており、ｄ）図のようになる。加圧基材を退避さ
せ、共晶半田の融点よりも高い温度の２４０℃にて加熱
するとｅ）図に示すように基板電極に半田ボールが溶融
接合しバンプ６が形成できる。ボールの固定時に超音波
や微小振動を印加すると、ボールと基板電極の合金化を
促進するため上記より固定時の温度を３０℃以上低く設
定できる。
【００１４】図２に、本発明の他の実施例を説明する。
ａ）図に示すように、直径４０μｍの共晶半田（Ｓｎ：
６０wt％−Ｐｂ：４０wt％、融点１８８℃）をガラス基
板２のピッチ９０μｍの電極３の上に一括配列する。加
圧基材５にて、ｂ）図のように半田の融点以上の温度１
９０℃にて加圧しつつ溶融し、電極上に溶融接合すると
ｃ）図に示す半田バンプ６が形成できる。ここで、加熱
しながら加圧するとボールがつぶれ加圧基材が基板に接
触してしまう恐れがある。図２の場合は接触する前に加
圧基材を退避させており、加圧時間は３秒であった。こ
の加圧時間は加熱温度と加圧力に依存し、高温・高圧ほ
ど短くなる。加圧基材の基板への接触を回避するには、
接触防止構造を持つ加圧基板を使用しても良い。図３に
そのような防止構造の一例（表面に凸状の構造８を持つ
加圧基材７の断面図）を示す。凸状構造８は加圧基材の
中心部分にあっても良い。接触防止構造を付加した加圧
基剤を使用すると、加圧時間を高温・高圧においても長
く設定でき生産工程がより簡易になる。
ａ）図に示すように、直径４０μｍの共晶半田（Ｓｎ：
６０wt％−Ｐｂ：４０wt％、融点１８８℃）をガラス基
板２のピッチ９０μｍの電極３の上に一括配列する。加
圧基材５にて、ｂ）図のように半田の融点以上の温度１
９０℃にて加圧しつつ溶融し、電極上に溶融接合すると
ｃ）図に示す半田バンプ６が形成できる。ここで、加熱
しながら加圧するとボールがつぶれ加圧基材が基板に接
触してしまう恐れがある。図２の場合は接触する前に加
圧基材を退避させており、加圧時間は３秒であった。こ
の加圧時間は加熱温度と加圧力に依存し、高温・高圧ほ
ど短くなる。加圧基材の基板への接触を回避するには、
接触防止構造を持つ加圧基板を使用しても良い。図３に
そのような防止構造の一例（表面に凸状の構造８を持つ
加圧基材７の断面図）を示す。凸状構造８は加圧基材の
中心部分にあっても良い。接触防止構造を付加した加圧
基剤を使用すると、加圧時間を高温・高圧においても長
く設定でき生産工程がより簡易になる。
【００１５】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
基板に一括配列した低融点合金あるいは金属の微細ボー
ルの電極部からの脱落を防ぎ、基板電極パッドに確実に
微細バンプを形成できる。このようなバンプ付き基板を
使用すれば、面積の極めて小さな電子部品を高い生産性
で実装できる
基板に一括配列した低融点合金あるいは金属の微細ボー
ルの電極部からの脱落を防ぎ、基板電極パッドに確実に
微細バンプを形成できる。このようなバンプ付き基板を
使用すれば、面積の極めて小さな電子部品を高い生産性
で実装できる
【図１】ａ），ｂ），ｃ），ｄ），ｅ）図は本発明の実
施例を示すバンプの形成工程。
施例を示すバンプの形成工程。
【図２】ａ），ｂ），ｃ）図は本発明の他の実施例を示
すバンプの形成工程。
すバンプの形成工程。
【図３】本発明の加圧基材の一例を用いたバンプの取付
説明図。
説明図。
１ 微細ボール ２ 基板の電極部 ３ 基板 ４ 支持基板 ５ 加圧基材 ６ バンプ ７ 接触防止構造の付いた加圧基材
Claims (4)
- 【請求項１】 低融点合金または金属よりなる微細ボー
ルを基板電極に一括配列する工程、前記配列した微細ボ
ールをその融点未満の温度で加熱しつつ加圧し基板電極
上に固定する工程、および固定した微細ボールをその融
点以上の温度で加熱溶融する工程より構成されることを
特徴とする基板電極上への低融点合金または金属よりな
る微細バンプの形成方法。 - 【請求項２】 低融点合金または金属よりなる微細ボー
ルを基板電極に一括配列する工程、および前記配列した
微細ボールをボールとは濡れない加圧用基材で加圧しつ
つその融点以上に加熱し溶融する工程より構成されるこ
とを特徴とする基板電極上への低融点合金または金属よ
りなる微細バンプの形成方法。 - 【請求項３】 基板との接触防止構造を持つ加圧用基材
で加圧しつつ微細ボールをその融点以上で加熱し溶融す
る請求項２記載の基板電極上への低融点合金または金属
よりなる微細バンプ形成方法。 - 【請求項４】 配列したボールを固定あるいは溶融する
際に微細ボールに対して超音波あるいは微小振動を印加
する請求項１，２，３の何れかに記載の基板電極上への
低融点合金または金属よりなる微細バンプの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10420495A JP3540864B2 (ja) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | 微細バンプの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10420495A JP3540864B2 (ja) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | 微細バンプの形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08306695A true JPH08306695A (ja) | 1996-11-22 |
| JP3540864B2 JP3540864B2 (ja) | 2004-07-07 |
Family
ID=14374450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10420495A Expired - Fee Related JP3540864B2 (ja) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | 微細バンプの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3540864B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002093977A (ja) * | 2000-07-07 | 2002-03-29 | Alstom | 電子パワー素子の製造方法、及びそれにより得られる電子パワー素子 |
| CN103094230A (zh) * | 2011-11-08 | 2013-05-08 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 接触件和形成方法 |
-
1995
- 1995-04-27 JP JP10420495A patent/JP3540864B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002093977A (ja) * | 2000-07-07 | 2002-03-29 | Alstom | 電子パワー素子の製造方法、及びそれにより得られる電子パワー素子 |
| CN103094230A (zh) * | 2011-11-08 | 2013-05-08 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 接触件和形成方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3540864B2 (ja) | 2004-07-07 |
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