JPH11297890A - はんだバンプの形成方法 - Google Patents
はんだバンプの形成方法Info
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- H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
- H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
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- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】ＢＧＡ、ＣＳＰのような電子部品の電極にはん
だバンプを形成するには、はんだボールやソルダペース
トを用いていた。しかしながら、従来のはんだバンプ形
成方法は信頼性、経済性に問題があった。本発明は、は
んだボールやソルダペーストを用いたはんだバンプ形成
が安価にしかも確実に行える方法を提供することにあ
る。 【解決手段】ワークのソルダーレジスト塗布面に耐熱性
粘着剤で耐熱性マスクを貼り付け、その後、はんだバン
プ形成箇所となるところにレーザー光線を照射して穴を
あけ、該穴の中にはんだボールまたはソルダペーストを
挿入し、加熱溶融する。はんだが電極に接合されたなら
ば耐熱性マスクを剥がし取る。
だバンプを形成するには、はんだボールやソルダペース
トを用いていた。しかしながら、従来のはんだバンプ形
成方法は信頼性、経済性に問題があった。本発明は、は
んだボールやソルダペーストを用いたはんだバンプ形成
が安価にしかも確実に行える方法を提供することにあ
る。 【解決手段】ワークのソルダーレジスト塗布面に耐熱性
粘着剤で耐熱性マスクを貼り付け、その後、はんだバン
プ形成箇所となるところにレーザー光線を照射して穴を
あけ、該穴の中にはんだボールまたはソルダペーストを
挿入し、加熱溶融する。はんだが電極に接合されたなら
ば耐熱性マスクを剥がし取る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電子部品の基板やパ
ッケージ、チップ素子等のワークにはんだバンプを形成
する方法に関する。
ッケージ、チップ素子等のワークにはんだバンプを形成
する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般にＢＧＡ（Ball Grid Arry）、ＣＳ
Ｐ（Chip Size Package）、ＴＡＢ（Tape Automated Bo
nding）、ＭＣＭ（Multi Chip Module）等の多機能部品
をプリント基板へ実装する際は、はんだバンプで行って
いる。つまり多機能部品では予め電極にはんだバンプを
形成しておき、プリント基板への実装時、該はんだバン
プをプリント基板の電極にあてがってからリフロー炉の
ような加熱装置で加熱してはんだバンプを溶融させるの
である。すると多機能部品に形成されたはんだバンプが
多機能部品の電極とプリント基板の電極とをはんだ付け
して導通させるようになる。
Ｐ（Chip Size Package）、ＴＡＢ（Tape Automated Bo
nding）、ＭＣＭ（Multi Chip Module）等の多機能部品
をプリント基板へ実装する際は、はんだバンプで行って
いる。つまり多機能部品では予め電極にはんだバンプを
形成しておき、プリント基板への実装時、該はんだバン
プをプリント基板の電極にあてがってからリフロー炉の
ような加熱装置で加熱してはんだバンプを溶融させるの
である。すると多機能部品に形成されたはんだバンプが
多機能部品の電極とプリント基板の電極とをはんだ付け
して導通させるようになる。
【０００３】また前記多機能部品やＱＦＰ、ＳＯＩＣ等
のチップ素子を搭載した電子部品では、チップ素子の電
極とチップ素子を搭載するワークの電極間を極細の金線
で接続するというワイヤーボンディングを行っている。
現在のワイヤーボンディング技術は接続作業が非常に高
速であり、一箇所の接続に０．１秒以下という短時間で
行えるものである。しかしながら、ワイヤーボンディン
グは如何に高速作業が行えるといえども電極一箇所毎に
接続を行うため、電極が多数設置された電子部品では全
ての電極を接続するのに或る程度の時間がかかってい
た。また金線は貴金属であるため材料自体が高価である
ばかりでなく、数十μｍの極細線に加工しなければなら
ないため、その加工に多大な手間がかかって、やはり高
価となるものであった。さらにワイヤーボンディング
は、電極がワークの中央部に多数設置されたものに対し
ては、金線同士が接触してしまうため接続が不可能であ
った。
のチップ素子を搭載した電子部品では、チップ素子の電
極とチップ素子を搭載するワークの電極間を極細の金線
で接続するというワイヤーボンディングを行っている。
現在のワイヤーボンディング技術は接続作業が非常に高
速であり、一箇所の接続に０．１秒以下という短時間で
行えるものである。しかしながら、ワイヤーボンディン
グは如何に高速作業が行えるといえども電極一箇所毎に
接続を行うため、電極が多数設置された電子部品では全
ての電極を接続するのに或る程度の時間がかかってい
た。また金線は貴金属であるため材料自体が高価である
ばかりでなく、数十μｍの極細線に加工しなければなら
ないため、その加工に多大な手間がかかって、やはり高
価となるものであった。さらにワイヤーボンディング
は、電極がワークの中央部に多数設置されたものに対し
ては、金線同士が接触してしまうため接続が不可能であ
った。
【０００４】そこで近時では、チップ素子とパッケージ
との導通を金線を使わずに互いの電極同士を直接接続す
るというＤＣＡ（Direct Chip Attachment）方式も採り
入れられるようになってきている。このＤＣＡ方式と
は、チップ素子の電極に予めはんだバンプを形成してお
き、チップ素子をパッケージに実装するときに、パッケ
ージの電極にはんだバンプをあてがって、はんだバンプ
を溶融させることにより両者間で導通をとるようにす
る。ＤＣＡ方式は、金線を使わないため安価に製造で
き、しかも一度の作業で全ての電極の接続ができるため
生産性にも優れている。従って、最近では多機能部品の
実装やＤＣＡ方式での電極の接続に、はんだバンプでの
接続が多く採用されるようになってきた。このはんだバ
ンプによる接続は、電極がワークの中央部に多数設置さ
れていても、ワークと搭載物の電極を向かい合わせにし
て、この間をはんだバンプで接続するため、ワイヤーボ
ンディングのように接続物同士が接触することは決して
起こらない。
との導通を金線を使わずに互いの電極同士を直接接続す
るというＤＣＡ（Direct Chip Attachment）方式も採り
入れられるようになってきている。このＤＣＡ方式と
は、チップ素子の電極に予めはんだバンプを形成してお
き、チップ素子をパッケージに実装するときに、パッケ
ージの電極にはんだバンプをあてがって、はんだバンプ
を溶融させることにより両者間で導通をとるようにす
る。ＤＣＡ方式は、金線を使わないため安価に製造で
き、しかも一度の作業で全ての電極の接続ができるため
生産性にも優れている。従って、最近では多機能部品の
実装やＤＣＡ方式での電極の接続に、はんだバンプでの
接続が多く採用されるようになってきた。このはんだバ
ンプによる接続は、電極がワークの中央部に多数設置さ
れていても、ワークと搭載物の電極を向かい合わせにし
て、この間をはんだバンプで接続するため、ワイヤーボ
ンディングのように接続物同士が接触することは決して
起こらない。
【０００５】ワークにはんだバンプを形成する方法とし
ては、はんだボールを使用したり、ソルダペーストを使
用したりするのが一般的である。
ては、はんだボールを使用したり、ソルダペーストを使
用したりするのが一般的である。
【０００６】はんだボールによるはんだバンプの形成方
法としては、転写式、マスク式、キャリアテープ式があ
る。
法としては、転写式、マスク式、キャリアテープ式があ
る。
【０００７】転写式とは、ワークの電極と一致したとこ
ろにはんだボールよりも小さい穴が穿設された吸着ヘッ
ドを用いるものである（参照：特開昭６１−２４２７５
９号、同６４−７３６２５号、特開平４−６５１３０
号、同５−１０９８３号、同６−１６３５５０号、同７
−１６９７６９号、同７−２０４００号、同７−２０４
０１号、同７−２１２０２３号、同７−３０２７９６
号）。転写式では、先ず真空装置に接続された吸着ヘッ
ドの穴を吸引状態にして、該穴にはんだボールを吸着さ
せる。そして吸着ヘッドをワーク上に移動させ、粘着性
のフラックスが塗布されたワークの電極にはんだボール
を近接させてから吸着ヘッドの吸引状態を解いてはんだ
ボールをワークの電極に落下させる。その後、電極には
んだボールが搭載されたワークをリフロー炉で加熱して
はんだボールを溶融させることによりはんだバンプを形
成する。
ろにはんだボールよりも小さい穴が穿設された吸着ヘッ
ドを用いるものである（参照：特開昭６１−２４２７５
９号、同６４−７３６２５号、特開平４−６５１３０
号、同５−１０９８３号、同６−１６３５５０号、同７
−１６９７６９号、同７−２０４００号、同７−２０４
０１号、同７−２１２０２３号、同７−３０２７９６
号）。転写式では、先ず真空装置に接続された吸着ヘッ
ドの穴を吸引状態にして、該穴にはんだボールを吸着さ
せる。そして吸着ヘッドをワーク上に移動させ、粘着性
のフラックスが塗布されたワークの電極にはんだボール
を近接させてから吸着ヘッドの吸引状態を解いてはんだ
ボールをワークの電極に落下させる。その後、電極には
んだボールが搭載されたワークをリフロー炉で加熱して
はんだボールを溶融させることによりはんだバンプを形
成する。
【０００８】マスク式とは、ワークの電極と一致したと
ことに穴が穿設された金属製マスク、または樹脂製マス
クを用いるものである（参照：特開平７−２０２４０３
号、同７−２１２０２１号、同８−３００６１３号、同
８−３３０７１６号、同９−１６２５３３号）。マスク
式では、ワークの電極に粘着性フラックスを塗布してお
き、マスクの穴とワークの電極を一致させた状態でマス
クをワークに載置する。その後、はんだボールをマスク
の穴に落とし込んでから、マスクをワーク上から外し、
ワークをリフロー炉で加熱することによりワークの電極
にはんだバンプを形成するものである。
ことに穴が穿設された金属製マスク、または樹脂製マス
クを用いるものである（参照：特開平７−２０２４０３
号、同７−２１２０２１号、同８−３００６１３号、同
８−３３０７１６号、同９−１６２５３３号）。マスク
式では、ワークの電極に粘着性フラックスを塗布してお
き、マスクの穴とワークの電極を一致させた状態でマス
クをワークに載置する。その後、はんだボールをマスク
の穴に落とし込んでから、マスクをワーク上から外し、
ワークをリフロー炉で加熱することによりワークの電極
にはんだバンプを形成するものである。
【０００９】キャリアテープ式とは、前述吸着式とマス
ク式を併用したはんだバンプの形成方法である（参照：
特開昭２−２９５１８６号）。このキャリアテープ式
は、表面の一部分にマスク、裏面全域に紫外線剥離性接
着剤が塗布され、そこにカバーフィルムが接着された長
尺のキャリアテープを用いるものである。キャリアテー
プはワークの電極と一致したところにはんだボールを挿
入できる穴が穿設されており、該キャリアテープの表面
にはんだボールよりも小さな穴が穿設されたマスクを設
置してあって、キャリアテープの裏面には紫外線で粘着
性を失う接着剤が塗布されている。このキャリアテープ
式は、キャリアテープをはんだボールが収容された真空
装置内に置いて、表面のマスクの小さな穴から吸引する
ことによりキャリアテープの裏面から穴の中にはんだボ
ールを吸引装着する。そして裏面のカバーフィルムを剥
がし、回路基板の電極とはんだボールを位置合わせして
からキャリアテープを紫外線剥離性接着剤で回路基板に
貼り付け、吸引を解除する。その後、マスクの穴からフ
ラックスを塗布し、キャリアテープの下側からホットプ
レートで加熱してはんだバンプを形成する。はんだバン
プが形成されたならば、キャリアテープの上側から紫外
線を照射して接着剤の接着力を弱め、その後キャリアテ
ープを回路基板から剥がす。
ク式を併用したはんだバンプの形成方法である（参照：
特開昭２−２９５１８６号）。このキャリアテープ式
は、表面の一部分にマスク、裏面全域に紫外線剥離性接
着剤が塗布され、そこにカバーフィルムが接着された長
尺のキャリアテープを用いるものである。キャリアテー
プはワークの電極と一致したところにはんだボールを挿
入できる穴が穿設されており、該キャリアテープの表面
にはんだボールよりも小さな穴が穿設されたマスクを設
置してあって、キャリアテープの裏面には紫外線で粘着
性を失う接着剤が塗布されている。このキャリアテープ
式は、キャリアテープをはんだボールが収容された真空
装置内に置いて、表面のマスクの小さな穴から吸引する
ことによりキャリアテープの裏面から穴の中にはんだボ
ールを吸引装着する。そして裏面のカバーフィルムを剥
がし、回路基板の電極とはんだボールを位置合わせして
からキャリアテープを紫外線剥離性接着剤で回路基板に
貼り付け、吸引を解除する。その後、マスクの穴からフ
ラックスを塗布し、キャリアテープの下側からホットプ
レートで加熱してはんだバンプを形成する。はんだバン
プが形成されたならば、キャリアテープの上側から紫外
線を照射して接着剤の接着力を弱め、その後キャリアテ
ープを回路基板から剥がす。
【００１０】従来のソルダペーストを用いたはんだバン
プの形成方法は特開平８−２６４９３７号にあるよう
に、既にワークの電極と一致したところに穴が穿設され
たマスクを用いるものである。この方法は、先ずマスク
の穴とワークの電極とを一致させて重ね合わせ、マスク
の上にソルダペーストを置いてから該ソルダペーストを
スキージーで掻いてマスクの穴の中にソルダペーストを
充填する。その後、ワークをマスクとともにリフロー炉
のような加熱装置で加熱してソルダペーストを溶融させ
ることにより、ワークの電極にはんだバンプを形成す
る。そしてはんだバンプ形成後、マスクをワークから除
去するものである。
プの形成方法は特開平８−２６４９３７号にあるよう
に、既にワークの電極と一致したところに穴が穿設され
たマスクを用いるものである。この方法は、先ずマスク
の穴とワークの電極とを一致させて重ね合わせ、マスク
の上にソルダペーストを置いてから該ソルダペーストを
スキージーで掻いてマスクの穴の中にソルダペーストを
充填する。その後、ワークをマスクとともにリフロー炉
のような加熱装置で加熱してソルダペーストを溶融させ
ることにより、ワークの電極にはんだバンプを形成す
る。そしてはんだバンプ形成後、マスクをワークから除
去するものである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところではんだボール
を用いる転写式は、はんだボールを確実にワークの電極
に載置することが困難であるという信頼性の面と、転写
装置が非常に高価であるという経済性の面とにおいて問
題のあるものであった。即ち転写式は、吸着ヘッドには
んだボールを吸着させた後、吸着ヘッドを移動させて吸
着ヘッドのはんだボールをワークの電極と完全に一致さ
せなければならないが、吸着ヘッドの移動を機械的に行
うため、その位置合わせの精度を出すのが非常に難しい
ものであった。特に近時のようにワークや電極が非常に
小さくなり、しかも隣り合った電極の間隔が非常に近接
したものでは、ほんの少しの誤差でもはんだボールを正
確に載置できなくなる。また転写式に用いる吸着ヘッド
は金属製や樹脂製のブロックに微少で深い穴を正確に穿
設しなければならないため、穴加工に多大な手間がかか
り高価となるものであった。
を用いる転写式は、はんだボールを確実にワークの電極
に載置することが困難であるという信頼性の面と、転写
装置が非常に高価であるという経済性の面とにおいて問
題のあるものであった。即ち転写式は、吸着ヘッドには
んだボールを吸着させた後、吸着ヘッドを移動させて吸
着ヘッドのはんだボールをワークの電極と完全に一致さ
せなければならないが、吸着ヘッドの移動を機械的に行
うため、その位置合わせの精度を出すのが非常に難しい
ものであった。特に近時のようにワークや電極が非常に
小さくなり、しかも隣り合った電極の間隔が非常に近接
したものでは、ほんの少しの誤差でもはんだボールを正
確に載置できなくなる。また転写式に用いる吸着ヘッド
は金属製や樹脂製のブロックに微少で深い穴を正確に穿
設しなければならないため、穴加工に多大な手間がかか
り高価となるものであった。
【００１２】さらに転写式では、はんだボールを吸着ヘ
ッドの穴に吸着させる際に、はんだボールを気体で吹き
上げたり、振動で大きく移動させたりするため、はんだ
ボールに静電気が帯電し、はんだボールが静電気で穴以
外のところに付着することが往々にしてあった。その結
果、はんだボールがワークの不要箇所に載置され、その
箇所ではんだボールが溶融してしまい、それが近接した
電極間で融合してブリッジを作るという問題もあった。
ッドの穴に吸着させる際に、はんだボールを気体で吹き
上げたり、振動で大きく移動させたりするため、はんだ
ボールに静電気が帯電し、はんだボールが静電気で穴以
外のところに付着することが往々にしてあった。その結
果、はんだボールがワークの不要箇所に載置され、その
箇所ではんだボールが溶融してしまい、それが近接した
電極間で融合してブリッジを作るという問題もあった。
【００１３】はんだボールを用いるマスク式は、高価な
装置を必要としないため、経済的には転写式よりも優れ
ているが、従来のマスク式は信頼性に問題があるもので
あった。つまり従来のマスク式は、電極と一致したとこ
ろにはんだボールを挿入できる穴が穿設された金属製マ
スクや樹脂製マスクを、フラックスが塗布されたワーク
の電極と合わせて載置し、その後はんだボールをマスク
の穴に挿入してフラックスで粘着させてからマスクを除
去するものであった。そのためマスクを除去した後に、
少しの振動や衝撃が加わると、はんだボールが電極から
ずれてしまうことがあり、そのまま加熱装置で溶融され
ると所定の位置以外のところではんだボールが溶融して
しまう。このようにはんだボールが所定の位置以外のと
ころで溶融すると、不要な導通がおきて電子部品が不良
となる。
装置を必要としないため、経済的には転写式よりも優れ
ているが、従来のマスク式は信頼性に問題があるもので
あった。つまり従来のマスク式は、電極と一致したとこ
ろにはんだボールを挿入できる穴が穿設された金属製マ
スクや樹脂製マスクを、フラックスが塗布されたワーク
の電極と合わせて載置し、その後はんだボールをマスク
の穴に挿入してフラックスで粘着させてからマスクを除
去するものであった。そのためマスクを除去した後に、
少しの振動や衝撃が加わると、はんだボールが電極から
ずれてしまうことがあり、そのまま加熱装置で溶融され
ると所定の位置以外のところではんだボールが溶融して
しまう。このようにはんだボールが所定の位置以外のと
ころで溶融すると、不要な導通がおきて電子部品が不良
となる。
【００１４】はんだボールを用いるキャリアテープ式
は、キャリアテープを紫外線剥離性の接着剤でワークに
固定したまま加熱するため、振動や衝撃が加わってもは
んだボールがずれるようなことはない。しかしながら、
キャリアテープの穴にはんだボールを挿入する際に、キ
ャリアテープの上側から吸引しなければならないため、
吸引用の高価な真空装置が必要であり、またキャリアテ
ープをワークに接着した接着剤を剥がすのに高価な紫外
線照射装置も必要である等、設備に多大な費用がかかる
ものであった。しかもキャリアテープ式は、キャリアテ
ープ上に貼り付けたマスクに、該マスクと同一箇所にキ
ャリアテープの穴よりも小径の穴を穿設しなければなら
ず、この穿設作業が工程数を増やして生産価格を高価な
ものにしていた。
は、キャリアテープを紫外線剥離性の接着剤でワークに
固定したまま加熱するため、振動や衝撃が加わってもは
んだボールがずれるようなことはない。しかしながら、
キャリアテープの穴にはんだボールを挿入する際に、キ
ャリアテープの上側から吸引しなければならないため、
吸引用の高価な真空装置が必要であり、またキャリアテ
ープをワークに接着した接着剤を剥がすのに高価な紫外
線照射装置も必要である等、設備に多大な費用がかかる
ものであった。しかもキャリアテープ式は、キャリアテ
ープ上に貼り付けたマスクに、該マスクと同一箇所にキ
ャリアテープの穴よりも小径の穴を穿設しなければなら
ず、この穿設作業が工程数を増やして生産価格を高価な
ものにしていた。
【００１５】また従来のソルダペーストを用いたはんだ
バンプの形成方法は、マスクをワークに重ねる際にマス
クの穴とワークの電極とを完全に一致させることが非常
に難しく、しかもその作業に多大な手間がかかってい
た。またこの方法は、マスクをワークに重ねてからソル
ダペーストをマスクの穴に充填するときに、ソルダペー
ストをスキージーで強く掻きならすとマスクの穴とワー
クの電極とがずれてしまうことがあった。
バンプの形成方法は、マスクをワークに重ねる際にマス
クの穴とワークの電極とを完全に一致させることが非常
に難しく、しかもその作業に多大な手間がかかってい
た。またこの方法は、マスクをワークに重ねてからソル
ダペーストをマスクの穴に充填するときに、ソルダペー
ストをスキージーで強く掻きならすとマスクの穴とワー
クの電極とがずれてしまうことがあった。
【００１６】ところで電子部品の基板やパッケージ、チ
ップ素子等のワークは不要箇所へのはんだの付着を防止
するためのソルダーレジストが塗布され、はんだバンプ
形成箇所となる電極上のソルダーレジストだけに穴があ
けられている。一般に、はんだバンプ形成箇所に穴をあ
けるソルダーレジストの塗布方法は、フォトエッチング
法で行っている。
ップ素子等のワークは不要箇所へのはんだの付着を防止
するためのソルダーレジストが塗布され、はんだバンプ
形成箇所となる電極上のソルダーレジストだけに穴があ
けられている。一般に、はんだバンプ形成箇所に穴をあ
けるソルダーレジストの塗布方法は、フォトエッチング
法で行っている。
【００１７】フォトエッチング法とは、予め電極が形成
されたワークの全面にフォトレジストを塗布し、その上
に穴を開ける部分が閉ざされたフォトマスクを乗せる。
そしてフォトマスクの上方から光を照射して閉ざされた
部分以外のフォトレジストを硬化させる。このとき、フ
ォトマスクで閉ざされた部分、即ちはんだバンプ形成箇
所は軟質状態のままとなっている。その後、フォトマス
クを外してからワークをレジストエッチング液中に浸漬
して軟質部分を溶解する。レジストエッチング液は、腐
食性があり、レジストエッチング液が残っていると電極
を腐食させてしまうため、エッチング処理後にワークを
水で洗浄する。このようにしてソルダーレジストが塗布
されたワークには、はんだバンプ形成箇所に穴があけら
れる。
されたワークの全面にフォトレジストを塗布し、その上
に穴を開ける部分が閉ざされたフォトマスクを乗せる。
そしてフォトマスクの上方から光を照射して閉ざされた
部分以外のフォトレジストを硬化させる。このとき、フ
ォトマスクで閉ざされた部分、即ちはんだバンプ形成箇
所は軟質状態のままとなっている。その後、フォトマス
クを外してからワークをレジストエッチング液中に浸漬
して軟質部分を溶解する。レジストエッチング液は、腐
食性があり、レジストエッチング液が残っていると電極
を腐食させてしまうため、エッチング処理後にワークを
水で洗浄する。このようにしてソルダーレジストが塗布
されたワークには、はんだバンプ形成箇所に穴があけら
れる。
【００１８】このフォトエッチング法は、電極と一致し
たところが正確に閉ざされたマスクの準備、レジストエ
ッチング液、エッチング槽、エッチング後の洗浄作業等
が必要であり、高価な設備と多大な手間のかかるもので
あった。
たところが正確に閉ざされたマスクの準備、レジストエ
ッチング液、エッチング槽、エッチング後の洗浄作業等
が必要であり、高価な設備と多大な手間のかかるもので
あった。
【００１９】本発明は、はんだを確実にワークの電極に
載置できるばかりでなく、高価な装置を用いなくてもは
んだを容易にワークの電極に載置でき、しかもソルダー
レジストの穿設に手間のかかる作業を必要としないはん
だバンプ形成方法を提供することにある。
載置できるばかりでなく、高価な装置を用いなくてもは
んだを容易にワークの電極に載置でき、しかもソルダー
レジストの穿設に手間のかかる作業を必要としないはん
だバンプ形成方法を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明者は、マスクの穴
にはんだを挿入してはんだバンプを形成する方法におい
て、マスクの穴とソルダーレジストの穴とを穿設する作
業が一度にできればマスクの穴と電極との位置合わせが
容易となり、また近時のレーザー光線照射装置はコンピ
ューター制御を行えば誤差を数μｍ以下にすることがで
きるばかりでなく薄い有機材料であれば１秒間に４００
箇所以上の穿設作業が行えること等に着目して本発明を
完成させた。
にはんだを挿入してはんだバンプを形成する方法におい
て、マスクの穴とソルダーレジストの穴とを穿設する作
業が一度にできればマスクの穴と電極との位置合わせが
容易となり、また近時のレーザー光線照射装置はコンピ
ューター制御を行えば誤差を数μｍ以下にすることがで
きるばかりでなく薄い有機材料であれば１秒間に４００
箇所以上の穿設作業が行えること等に着目して本発明を
完成させた。
【００２１】本発明は、電極が形成されたワーク上にソ
ルダーレジストを塗布する工程；該ソルダーレジストの
上に耐熱性マスクを耐熱性粘着剤で貼り付ける工程；耐
熱性マスクの上方から必要な電極上にレーザー光線を照
射し、耐熱性マスク、耐熱性粘着剤、ソルダーレジスト
を貫通させ電極まで到達した穴を穿設して電極の一部を
露出させる工程；穿設された全ての穴の中にはんだを挿
入する工程；穴の中にはんだが挿入されたワークを加熱
装置で加熱してはんだを電極に接合する工程：はんだを
電極に接合した後、耐熱性マスクを耐熱性粘着剤ととも
に剥離する工程；から成ることを特徴とするはんだバン
プの形成方法である。
ルダーレジストを塗布する工程；該ソルダーレジストの
上に耐熱性マスクを耐熱性粘着剤で貼り付ける工程；耐
熱性マスクの上方から必要な電極上にレーザー光線を照
射し、耐熱性マスク、耐熱性粘着剤、ソルダーレジスト
を貫通させ電極まで到達した穴を穿設して電極の一部を
露出させる工程；穿設された全ての穴の中にはんだを挿
入する工程；穴の中にはんだが挿入されたワークを加熱
装置で加熱してはんだを電極に接合する工程：はんだを
電極に接合した後、耐熱性マスクを耐熱性粘着剤ととも
に剥離する工程；から成ることを特徴とするはんだバン
プの形成方法である。
【００２２】
【発明の実施の形態】本発明においてはんだボールでは
んだバンプを形成するワークとは、例えばＢＧＡ、ＣＳ
Ｐ、ＴＡＢ、ＭＣＭ等の基板やパッケージ或いはＤＣＡ
方式で直接基板やパッケージに搭載するチップ素子等で
ある。
んだバンプを形成するワークとは、例えばＢＧＡ、ＣＳ
Ｐ、ＴＡＢ、ＭＣＭ等の基板やパッケージ或いはＤＣＡ
方式で直接基板やパッケージに搭載するチップ素子等で
ある。
【００２３】本発明で使用するはんだは、はんだボール
またはソルダペーストである。
またはソルダペーストである。
【００２４】本発明ではんだボールを使用する場合は、
マスクの上に大量のはんだボールを置き、ワークをバイ
ブレーターで微振動させたり、ワークを一定角度交互に
傾斜させたり、或いは軟らかい刷毛でマスク上のはんだ
ボールを掃いたりする方法が採用できる。
マスクの上に大量のはんだボールを置き、ワークをバイ
ブレーターで微振動させたり、ワークを一定角度交互に
傾斜させたり、或いは軟らかい刷毛でマスク上のはんだ
ボールを掃いたりする方法が採用できる。
【００２５】また本発明でソルダペーストを使用する場
合は、マスクの上にソルダペーストを置き、該ソルダペ
ーストをスキージーで掻いてマスクの穴にソルダペース
トを充填する。
合は、マスクの上にソルダペーストを置き、該ソルダペ
ーストをスキージーで掻いてマスクの穴にソルダペース
トを充填する。
【００２６】本発明ではんだボールを使用する場合、フ
ラックスが必要となることがある。このときにはマスク
の穴にはんだボールを挿入した後にフラックスを塗布す
るとよい。このフラックスを塗布する方法としては、ス
プレーを用いてマスクの上方から均一に塗布する方法が
適している。
ラックスが必要となることがある。このときにはマスク
の穴にはんだボールを挿入した後にフラックスを塗布す
るとよい。このフラックスを塗布する方法としては、ス
プレーを用いてマスクの上方から均一に塗布する方法が
適している。
【００２７】本発明に使用する耐熱マスクは、はんだ付
け温度で変質しない程度の耐熱性を有し、しかもレーザ
ー光線で容易に穴を穿設できるものであれば如何なる材
料でも使用可能であるが、はんだバンプ形成後ワークか
ら剥がし取りやすくするため、可撓性や曲げ性のある材
料がよい。本発明に使用して好適なマスクの材料として
はポリイミド、ポリテトラフルオロエチレンのような可
撓性を有する高分子樹脂、紙等、或いはあまり可撓性は
ないが容易に曲げて剥がしやすい紙・フェノール、ガラ
ス・エポキシ、ベークライト等である。
け温度で変質しない程度の耐熱性を有し、しかもレーザ
ー光線で容易に穴を穿設できるものであれば如何なる材
料でも使用可能であるが、はんだバンプ形成後ワークか
ら剥がし取りやすくするため、可撓性や曲げ性のある材
料がよい。本発明に使用して好適なマスクの材料として
はポリイミド、ポリテトラフルオロエチレンのような可
撓性を有する高分子樹脂、紙等、或いはあまり可撓性は
ないが容易に曲げて剥がしやすい紙・フェノール、ガラ
ス・エポキシ、ベークライト等である。
【００２８】本発明で耐熱性マスク、耐熱性粘着剤、ソ
ルダーレジストに穿設する穴は逆円錐台形、即ち上部が
広く、下部が狭い形状である。このように穴が逆円錐台
形であると穴の中にはんだボールやソルダペーストを挿
入しやすくなる。
ルダーレジストに穿設する穴は逆円錐台形、即ち上部が
広く、下部が狭い形状である。このように穴が逆円錐台
形であると穴の中にはんだボールやソルダペーストを挿
入しやすくなる。
【００２９】マスクの穴の穿設方法として使用するレー
ザー光線は、炭酸ガスレーザー、ＹＡＧレーザー、ＵＶ
レーザー、エキシマレーザー等である。レーザー光線
は、穿設する材料に応じて適宜選択するものであり、レ
ーザー光線の照射時間、波長、出力等も穿設する材料、
厚さ、穴径等によって調節する。
ザー光線は、炭酸ガスレーザー、ＹＡＧレーザー、ＵＶ
レーザー、エキシマレーザー等である。レーザー光線
は、穿設する材料に応じて適宜選択するものであり、レ
ーザー光線の照射時間、波長、出力等も穿設する材料、
厚さ、穴径等によって調節する。
【００３０】
【実施例】以下図面に基づいて本発明を説明する。図１
〜６は、はんだボールを用いた本発明のはんだバンプ形
成方法の各工程を説明する図であり、図７は図１〜６の
うち図４と置き換えることによりソルダペーストを用い
たはんだバンプの形成方法の各工程を説明する図とな
る。先ず図１、２、３、４、５、６に基づいてはんだボ
ールを用いたときのはんだバンプの形成方法について説
明する。
〜６は、はんだボールを用いた本発明のはんだバンプ形
成方法の各工程を説明する図であり、図７は図１〜６の
うち図４と置き換えることによりソルダペーストを用い
たはんだバンプの形成方法の各工程を説明する図とな
る。先ず図１、２、３、４、５、６に基づいてはんだボ
ールを用いたときのはんだバンプの形成方法について説
明する。
【００３１】○ソルダーレジスト塗布工程（図１） ワーク１の表面には銅箔で電極２・・・が形成されてい
る。ワーク１の表面および電極２上にソルダーレジスト
３を均一に塗布する。ソルダーレジストの塗布方法とし
ては、スプレー塗布、スクリーン印刷、カーテンコータ
ー等の方法があるが、薄くしかも均一に塗布するにはス
プレー塗布が適している。
る。ワーク１の表面および電極２上にソルダーレジスト
３を均一に塗布する。ソルダーレジストの塗布方法とし
ては、スプレー塗布、スクリーン印刷、カーテンコータ
ー等の方法があるが、薄くしかも均一に塗布するにはス
プレー塗布が適している。
【００３２】○耐熱性マスクの貼り付け工程（図２） 前記ソルダーレジスト２の上に耐熱性マスク４を耐熱性
粘着剤５で貼り付ける。耐熱性マスクの貼り付けは、ソ
ルダーレジストに粘着剤を塗布してから、その上に耐熱
性マスクを貼り付けてもよいが、耐熱性マスクに予め粘
着剤を塗布しておいたものを使用した方が貼り付け作業
が簡便となる。
粘着剤５で貼り付ける。耐熱性マスクの貼り付けは、ソ
ルダーレジストに粘着剤を塗布してから、その上に耐熱
性マスクを貼り付けてもよいが、耐熱性マスクに予め粘
着剤を塗布しておいたものを使用した方が貼り付け作業
が簡便となる。
【００３３】○穿設工程（図３） 耐熱性マスク４の上方からはんだバンプを形成すべき電
極２に向けてレーザー光線６を照射する。するとレーザ
ー光線備は耐熱性マスク４、耐熱性粘着剤５、ソルダー
レジスト３を貫通して穴７・・・を穿設する。レーザー
光線は、種類、パワー、周波数、照射時間を適宜選択、
調整することにより、樹脂や紙等の有機質だけを高熱で
瞬時に溶融、蒸発、解離、分解等の作用で穴をあけ、金
属に対しては何らの影響も及ぼさないようにできる。レ
ーザー光線は、焦点を結ぶようにしてあるため、先細り
形状となっている。従って、レーザー光線で穿設した穴
は、逆円錐台形となる。
極２に向けてレーザー光線６を照射する。するとレーザ
ー光線備は耐熱性マスク４、耐熱性粘着剤５、ソルダー
レジスト３を貫通して穴７・・・を穿設する。レーザー
光線は、種類、パワー、周波数、照射時間を適宜選択、
調整することにより、樹脂や紙等の有機質だけを高熱で
瞬時に溶融、蒸発、解離、分解等の作用で穴をあけ、金
属に対しては何らの影響も及ぼさないようにできる。レ
ーザー光線は、焦点を結ぶようにしてあるため、先細り
形状となっている。従って、レーザー光線で穿設した穴
は、逆円錐台形となる。
【００３４】○はんだボール挿入工程（図４） 穴７・・・が穿設された耐熱性マスク４上に多数のはん
だボール８・・・を載置し、全ての穴７・・・に挿入す
る。はんだボールの挿入は、ワーク１を左右を交互に傾
斜させてはんだボールを耐熱性マスク上で転がすとはん
だボールが穴の中に入っていく。このとき電極上に穿設
された穴７は逆円錐台形、つまり上部の開口部が下部よ
りも広くなっているため、耐熱性マスク上で転がってい
るはんだボールは容易に穴の中に落ち込んでいく。
だボール８・・・を載置し、全ての穴７・・・に挿入す
る。はんだボールの挿入は、ワーク１を左右を交互に傾
斜させてはんだボールを耐熱性マスク上で転がすとはん
だボールが穴の中に入っていく。このとき電極上に穿設
された穴７は逆円錐台形、つまり上部の開口部が下部よ
りも広くなっているため、耐熱性マスク上で転がってい
るはんだボールは容易に穴の中に落ち込んでいく。
【００３５】○はんだ接合工程（図５） 全ての穴の中にはんだボールが挿入されたならば、上方
から図示しないスプレーフラクサーでフラックスを全面
に吹き付ける。その後、ワーク１を図示しないリフロー
炉のような加熱装置で加熱してはんだボールを溶融さ
せ、電極２に接合させてはんだバンプ９を形成する。
から図示しないスプレーフラクサーでフラックスを全面
に吹き付ける。その後、ワーク１を図示しないリフロー
炉のような加熱装置で加熱してはんだボールを溶融さ
せ、電極２に接合させてはんだバンプ９を形成する。
【００３６】○耐熱性マスクの剥離工程（図６） 電極２上にはんだバンプ９を形成させた後、耐熱性マス
ク４を矢印Ａのように引き上げて耐熱性粘着剤５ととも
にソルダーレジスト３から剥離する。
ク４を矢印Ａのように引き上げて耐熱性粘着剤５ととも
にソルダーレジスト３から剥離する。
【００３７】続いてはんだボールを用いたはんだバンプ
形成方法の具体例について説明する。
形成方法の具体例について説明する。
【００３８】ワークは５個並んだ所謂５個取りのエポキ
シ製フリップチップパッケージであり、基板表面には直
径０．２mmの円形の電極が計１８８０個設置されてい
る。該基板表面にソルダーレジストを基板面からの厚さ
が０．０２５mmになるようにスプレーで塗布する。一
方、厚さが０．１２５mmのポリイミド製の耐熱性マスク
の片面に耐熱性の粘着剤を０．０３５mmの厚さで塗布し
たものを用意しておく。そして基板表面のソルダーレジ
スト塗布面にマスクを粘着剤で貼り付ける。その後、炭
酸ガスレーザー照射装置を用い、マスク上方から電極に
照射して穴を穿設する。該穴は逆円錐台形で穴の上部は
直径が０．２mm、穴の下部の直径は０．１５mmとなって
いる。マスクの上に直径が０．１４mmのはんだボール
（６３Ｓｎ−Ｐｂ）を多数載置した後、基板を交互に傾
斜させて、全ての穴の中にはんだボールを挿入する。全
ての穴の中にはんだボールが挿入されたならば、基板上
方からスプレーフラクサーで液状フラックスを均一に塗
布し、その後、リフロー炉中２３０℃で加熱してはんだ
ボールを溶融させ電極上にはんだバンプを形成した。は
んだが凝固後、マスクを剥がしたところ全ての電極に
は、はんだバンプが形成されていた。
シ製フリップチップパッケージであり、基板表面には直
径０．２mmの円形の電極が計１８８０個設置されてい
る。該基板表面にソルダーレジストを基板面からの厚さ
が０．０２５mmになるようにスプレーで塗布する。一
方、厚さが０．１２５mmのポリイミド製の耐熱性マスク
の片面に耐熱性の粘着剤を０．０３５mmの厚さで塗布し
たものを用意しておく。そして基板表面のソルダーレジ
スト塗布面にマスクを粘着剤で貼り付ける。その後、炭
酸ガスレーザー照射装置を用い、マスク上方から電極に
照射して穴を穿設する。該穴は逆円錐台形で穴の上部は
直径が０．２mm、穴の下部の直径は０．１５mmとなって
いる。マスクの上に直径が０．１４mmのはんだボール
（６３Ｓｎ−Ｐｂ）を多数載置した後、基板を交互に傾
斜させて、全ての穴の中にはんだボールを挿入する。全
ての穴の中にはんだボールが挿入されたならば、基板上
方からスプレーフラクサーで液状フラックスを均一に塗
布し、その後、リフロー炉中２３０℃で加熱してはんだ
ボールを溶融させ電極上にはんだバンプを形成した。は
んだが凝固後、マスクを剥がしたところ全ての電極に
は、はんだバンプが形成されていた。
【００３９】次に図１、２、３、７、５、６に基づいて
ソルダペーストを用いたはんだバンプの形成方法につい
て説明する。
ソルダペーストを用いたはんだバンプの形成方法につい
て説明する。
【００４０】○ソルダーレジスト塗布工程（図１） ワーク１の表面には銅箔で電極２・・・が形成されてい
る。ワーク１の表面および電極２上にソルダーレジスト
３を均一に塗布する。
る。ワーク１の表面および電極２上にソルダーレジスト
３を均一に塗布する。
【００４１】○耐熱性マスクの貼り付け工程（図２） 前記ソルダーレジスト２の上に耐熱性マスク４を耐熱性
粘着剤５で貼り付ける。
粘着剤５で貼り付ける。
【００４２】○穿設工程（図３） 耐熱性マスク４の上方からはんだバンプを形成すべき電
極２に向けてレーザー光線６を照射する。するとレーザ
ー光線は耐熱性マスク４、耐熱性粘着剤５、ソルダーレ
ジスト３を貫通して穴７・・・を穿設する。レーザー光
線は、焦点を結ぶようにしてあるため、先細り形状とな
っている。従って、レーザー光線で穿設した穴は、逆円
錐台形となる。
極２に向けてレーザー光線６を照射する。するとレーザ
ー光線は耐熱性マスク４、耐熱性粘着剤５、ソルダーレ
ジスト３を貫通して穴７・・・を穿設する。レーザー光
線は、焦点を結ぶようにしてあるため、先細り形状とな
っている。従って、レーザー光線で穿設した穴は、逆円
錐台形となる。
【００４３】○ソルダペースト挿入工程（図７） 穴７・・・が穿設された耐熱性マスク４上にソルダペー
スト１０を載置し、スキージー１１で矢印Ｂ方向に掻い
て全ての穴７・・・にソルダペーストを挿入する。この
ときマスクの穴は逆円錐台形となっているため、ソルダ
ペーストは穴の中に容易に、しかも確実に充填されるよ
うになる。
スト１０を載置し、スキージー１１で矢印Ｂ方向に掻い
て全ての穴７・・・にソルダペーストを挿入する。この
ときマスクの穴は逆円錐台形となっているため、ソルダ
ペーストは穴の中に容易に、しかも確実に充填されるよ
うになる。
【００４４】○ソルダペースト接合工程（図５） 全ての穴の中にソルダペーストが挿入されたならば、ワ
ーク１を図示しないリフロー炉のような加熱装置で加熱
してソルダペーストを溶融させ、電極２に接合させては
んだバンプ９を形成する。
ーク１を図示しないリフロー炉のような加熱装置で加熱
してソルダペーストを溶融させ、電極２に接合させては
んだバンプ９を形成する。
【００４５】○耐熱性マスクの剥離工程（図６） 電極２上にはんだバンプ９を形成させた後、耐熱性マス
ク４を矢印Ａのように引き上げて耐熱性粘着剤５ととも
にソルダーレジスト３から剥離する。
ク４を矢印Ａのように引き上げて耐熱性粘着剤５ととも
にソルダーレジスト３から剥離する。
【００４６】上記ソルダペーストを用いたはんだバンプ
の形成方法の具体例を説明する。
の形成方法の具体例を説明する。
【００４７】ソルダペーストを用いたはんだバンプの形
成方法は、前述はんだボールを用いたはんだバンプ形成
方法の具体例と同一のワーク、耐熱性マスク、耐熱性粘
着剤、レーザー照射装置を用い、同一形状の穴を穿設し
た。そして耐熱性マスク上に６３Ｓｎ−Ｐｂ粉末とペー
スト状フラックスから成るソルダペーストを置き、スキ
ージーで掻いて全ての穴の中にソルダペーストを充填し
た。その後、リフロー炉中２３０℃で加熱してソルダペ
ーストを溶融させ電極上にはんだバンプを形成した。は
んだが凝固後、マスクを剥がしたところ全ての電極に
は、はんだバンプが形成されていた。
成方法は、前述はんだボールを用いたはんだバンプ形成
方法の具体例と同一のワーク、耐熱性マスク、耐熱性粘
着剤、レーザー照射装置を用い、同一形状の穴を穿設し
た。そして耐熱性マスク上に６３Ｓｎ−Ｐｂ粉末とペー
スト状フラックスから成るソルダペーストを置き、スキ
ージーで掻いて全ての穴の中にソルダペーストを充填し
た。その後、リフロー炉中２３０℃で加熱してソルダペ
ーストを溶融させ電極上にはんだバンプを形成した。は
んだが凝固後、マスクを剥がしたところ全ての電極に
は、はんだバンプが形成されていた。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば微
少で多数の電極を有するワークへのはんだバンプの形成
が真空装置、搭載装置、紫外線照射装置のような高価な
設備を必要とせず安価に行えるばかりでなく、はんだ挿
入用のマスクへの穿設とソルダーレジストの穿設が一度
の工程でできるため、従来のようにソルダーレジストに
予め電極を露出させる作業が必要ないという省力化が図
られるものである。また本発明では、マスクに穿設する
穴が逆円錐台形であるため、はんだボールやソルダペー
ストの挿入を確実に行うことができることから、はんだ
の未挿入が皆無となって全ての電極にはんだバンプが必
ず形成できるという経済性、信頼性において従来にない
優れた効果を奏するものである。
少で多数の電極を有するワークへのはんだバンプの形成
が真空装置、搭載装置、紫外線照射装置のような高価な
設備を必要とせず安価に行えるばかりでなく、はんだ挿
入用のマスクへの穿設とソルダーレジストの穿設が一度
の工程でできるため、従来のようにソルダーレジストに
予め電極を露出させる作業が必要ないという省力化が図
られるものである。また本発明では、マスクに穿設する
穴が逆円錐台形であるため、はんだボールやソルダペー
ストの挿入を確実に行うことができることから、はんだ
の未挿入が皆無となって全ての電極にはんだバンプが必
ず形成できるという経済性、信頼性において従来にない
優れた効果を奏するものである。
【図１】ソルダーレジスト塗布工程
【図２】耐熱性マスクの貼り付け工程
【図３】穿設工程
【図４】はんだボール挿入工程
【図５】はんだ接合工程
【図６】耐熱性マスクの剥離工程
【図７】ソルダペースト挿入工程
１ ワーク ２ 電極 ３ ソルダーレジスト ４ 耐熱性マスク ５ 耐熱性粘着剤 ６ レーザー光線 ７ 穴 ８ はんだボール ９ はんだバンプ １０ ソルダペースト １１ スキージー
Claims (4)
- 【請求項１】電極が形成されたワーク上にソルダーレジ
ストを塗布する工程；該ソルダーレジストの上に耐熱性
マスクを耐熱性粘着剤で貼り付ける工程；耐熱性マスク
の上方から必要な電極上にレーザー光線を照射し、耐熱
性マスク、耐熱性粘着剤、ソルダーレジストを貫通させ
電極まで到達した穴を穿設して電極の一部を露出させる
工程；穿設された全ての穴の中にはんだを挿入する工
程；穴の中にはんだが挿入されたワークを加熱装置で加
熱してはんだを電極に接合する工程：はんだを電極に接
合した後、耐熱性マスクを耐熱性粘着剤とともに剥離す
る工程；から成ることを特徴とするはんだバンプの形成
方法。 - 【請求項２】 前記はんだは、はんだボールであること
を特徴とする請求項１記載のはんだバンプの形成方法。 - 【請求項３】 前記はんだは、ソルダペーストであるこ
とを特徴とする請求項１記載のはんだバンプの形成方
法。 - 【請求項４】 前記耐熱性マスクは、ポリイミド、ポリ
テトラフルオロエチレン、フェノール、エポキシ、ベー
クライト、紙等であることを特徴とする請求項１記載の
はんだバンプの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11590898A JP3867284B2 (ja) | 1998-04-13 | 1998-04-13 | はんだバンプの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11590898A JP3867284B2 (ja) | 1998-04-13 | 1998-04-13 | はんだバンプの形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11297890A true JPH11297890A (ja) | 1999-10-29 |
| JP3867284B2 JP3867284B2 (ja) | 2007-01-10 |
Family
ID=14674194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11590898A Expired - Fee Related JP3867284B2 (ja) | 1998-04-13 | 1998-04-13 | はんだバンプの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3867284B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6866758B2 (en) | 2002-03-21 | 2005-03-15 | Roche Diagnostics Corporation | Biosensor |
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-
1998
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