JPWO2004054339A1 - はんだ供給方法 - Google Patents

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晴彦 安藤
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勇司 大橋
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Abstract

パッド電極のファインピッチ化に図るとともに、はんだ量が多くかつバラツキも少ないはんだバンプを得る。まず、液体槽（１１）内の不活性液体（１３）中に、基板（２０）を表面（２１）が上になるように位置付ける。続いて、はんだ微粒子形成ユニット（１５）からはんだ微粒子（１４）を含む不活性液体（１３）を液体槽（１１）へ送り出し、はんだ微粒子（１４）を供給管（１６）から不活性液体（１３）中の基板（２０）上へ落下させる。はんだ微粒子（１４）は重力によって自然落下し基板（２０）上に到達する。基板（２０）のパッド電極上に到達したはんだ微粒子（１４）は、重力によってそこに留まり、はんだ濡れ時間が経過するとパッド電極表面に広がってはんだ皮膜を形成する。

Description

本発明は、例えば半導体基板やインターポーザ基板の上に半球状のはんだバンプを形成してＦＣ（ｆｌｉｐ ｃｈｉｐ）やＢＧＡ（ｂａｌｌ ｇｒｉｄ ａｒｒａｙ）を製造する際に用いられるはんだ供給方法、並びにこれを用いたはんだバンプの形成方法及び装置に関する。
近年、電子機器の小型化及び薄型化に伴い、電子部品の高密度実装技術が急速に進展している。この高密度実装を実現する半導体装置として、半球状のはんだバンプを有するＦＣやＢＧＡが使われている。
パッド電極上にはんだバンプを形成する方法として、溶融はんだにパッド電極を接触させる方法（溶融はんだ法）、パッド電極上にはんだペーストをスクリーン印刷しリフローする方法（スクリーン印刷法）、パッド電極上にはんだボールを載置しリフローする方法（はんだボール法）、パッド電極にはんだメッキを施す方法（メッキ法）等が一般的である。これら以外にも、例えば特許文献１である特公平７−１１４２０５号公報（第１図等）に記載されたはんだバンプの形成方法が知られている。
図４は、特許文献１に記載された形成方法を示す概略断面図である。以下、この図面に基づき説明する。
この形成方法では、まず、はんだの融点以上に加熱された不活性溶剤８０中に、銅電極８１を表面に有するウエハ８２を当該表面が下になるように浸漬する。続いて、不活性溶剤８０中において、溶融はんだ８３からなるはんだ粒子８４を上へ向けて噴射することにより、はんだ粒子８４をウエハ８２に接触させて銅電極８１にはんだバンプ（図示せず）を形成する。更に詳しく説明する。
加熱槽８５内の溶融はんだ８３と不活性溶剤８０とは、はんだの融点よりやや高い温度、例えば２００℃に温度制御される。加熱槽８５内の溶融はんだ８３は、はんだ導入管８６からはんだ微粒化装置８７内に吸引される。また、はんだ微粒化装置８７は、溶融はんだ８３と同温となっている不活性溶剤８０を不活性溶剤導入管８８から吸引し、これら２液を混合攪拌して溶融はんだ８３を破砕し粒子化する。そして、はんだ粒子８４を含んだ不活性溶剤８０は、混合液導出管８９から噴出装置９０に液送され、ノズル９１から上方へ噴射される。
不活性溶剤８０中のはんだ粒子８４は、不活性溶剤８０で被覆された状態となっているので、外気と接触することがない。このため、はんだ粒子８４の表面は、金属表面を保ち、活性状態にある。そして、不活性溶剤８０中のはんだ粒子８４は、浸漬されたウエハ８２の表面に接触すると、銅電極８１とはんだ合金層を形成して銅電極８１表面に付着することにより、銅電極８１表面を溶融したはんだ皮膜（図示せず）で覆う。続いて、はんだ粒子８４はこのはんだ皮膜に吸着しやすいので、この部分のはんだ粒子８４が次々にはんだ皮膜上に付着する。
一方、銅電極８１上に付着しなかったはんだ粒子８４は、その比重差により徐々に下降し、加熱槽８５の底部に堆積する。このように、はんだ粒子８４が上方へ噴出する不活性溶剤８０中に、銅電極８１を下にしてウエハ８２を浸漬することにより、銅電極８１表面にのみ選択的にはんだバンプ（図示せず）を形成することができる。
しかしながら、溶融はんだ法は、パッド電極のファインピッチ化に適するという特長があるものの、はんだバンプのはんだ量が少なくかつそのバラツキも大きいという欠点がある。スクリーン印刷法は、一括で容易にはんだバンプを形成することができるという特長があるものの、ファインピッチのマスクを使用すると目詰まりやはんだ量の不均一が発生しやすいので、ファインピッチ化に適さないという欠点がある。はんだボール法は、近年の傾向として一つの半導体装置に使われるはんだボールの数が極めて多くなり、しかもはんだボールの大きさも極めて小さくなっていることから、製造コストが高くつくという欠点がある。メッキ法は、近年普及しつつある鉛フリーはんだに対して適当なメッキ液がないという欠点がある。また、特許文献１の形成方法では、銅電極にはんだ粒子が付着しにくい、すなわちはんだ濡れ性が悪いという欠点があるため、実用化が困難であった。
そこで、本発明の目的は、パッド電極のファインピッチ化を図れるとともに、はんだ量が多くかつバラツキも少ないはんだバンプを得られる、はんだ供給方法並びにこれを用いたはんだバンプの形成方法及び装置を提供することにある。
請求の範囲第１項記載のはんだ供給方法は、はんだの融点以上に加熱された液体中に、金属膜を表面に有する基板を当該表面が上になるように位置付け、溶融したはんだからなるはんだ微粒子を液体中で基板上に落下させることにより、金属膜上にはんだ皮膜を形成する、というものである。ここでいう「はんだ」には、はんだバンプ形成用のはんだに限らず、半導体チップのダイボンディング用のはんだや、例えば銅管の接合用に用いられる「軟ろう」と呼ばれるもの等も含まれるとともに、当然のことながら鉛フリーはんだも含まれる。ここでいう「液体」は、はんだと反応しない不活性液体や、はんだ表面の酸化膜を除去する作用を有する液体（例えば後述する有機酸など）が好ましい。ここでいう「はんだ皮膜」とは、膜状のものに限らず、半球状や突起状のものも含むものとする。
液体中において、基板は金属膜側を上にして浸漬されている。このとき、基板上の液体中にはんだ微粒子を供給すると、はんだ微粒子は重力によって自然落下し基板上に到達する。基板の金属膜上に到達したはんだ微粒子は、重力によってそこに留まり、「ある時間」が経過すると金属膜表面に広がってはんだ皮膜を形成する。続いて、そのはんだ皮膜上に到達したはんだ微粒子は、重力によってそこに留まり、同じように「ある時間」が経過すると広がってはんだ皮膜を厚くする。これが繰り返されて、はんだ皮膜が成長する。
本発明者は、はんだが濡れるために、前述した「ある時間」（以下「はんだ濡れ時間」という。）が必要であることを見出した。特許文献１の技術では、下向きのパッド電極に対してはんだ微粒子を噴き上げて接触させるため、はんだ微粒子がパッド電極に接する時間が一瞬でしかないので、はんだ濡れ性が悪いと考えられる。
また、特許文献１の技術では、はんだ微粒子を重力に逆らって噴き上げるので、相当なエネルギを要する。これに対し、本発明では、はんだ微粒子を自然落下させるだけであるので、ほとんどエネルギを要しない。なお、特許文献１の技術は、噴流はんだ付けの一種とみなすことができる。これに対し、本発明は、従来のいかなるはんだ付け方法にも属さない、全く新しい技術である。
また、本発明者は、液体中ではんだ微粒子同士が接触しても、これらが合体して大きいはんだ微粒子になるものは少ない、ということも見出した。したがって、ファインピッチの金属膜に対しても、はんだブリッジ等が発生しない。更に、はんだ皮膜のはんだ量は、はんだ微粒子の供給量を変えることにより容易に調整できる。しかも、はんだ微粒子は、極めて小さいことにより多量に供給されるので、液体中に均一に分散する。したがって、はんだ皮膜のはんだ量のバラツキも少ない。
請求の範囲第２項記載のはんだ供給方法は、請求の範囲第１項記載のはんだ供給方法において、落下して金属膜上又ははんだ皮膜上に接したはんだ微粒子を、その状態ではんだ濡れが起こるまで一定時間以上保持する、というものである。はんだ濡れが起こるまでの一定時間とは、前述のはんだ塗れ時間のことである。したがって、金属膜上又ははんだ皮膜上に接したはんだ微粒子を、その状態ではんだ濡れ時間以上保持することにより、確実にはんだ塗れを起こすことができる。ここでいう「はんだ塗れ」とは、金属膜上に到達したはんだ微粒子が金属膜表面に広がってはんだ皮膜を形成することに限らず、はんだ皮膜上に到達したはんだ微粒子が広がってはんだ皮膜を厚くすることも含むものとする。
請求の範囲第３項記載のはんだ供給方法は、請求の範囲第１又は２項記載のはんだ供給方法において、基板上に落下させるはんだ微粒子を、その落下の速度が一定範囲内のものに限る、というものである。液体中のはんだ微粒子は、大きいものほど落下速度も大きく、小さいものほど落下速度も小さい。一方、はんだ微粒子が大きいとはんだブリッジを生じやすくなり、はんだ微粒子が小さいとその表面が酸化しやすくなる。したがって、落下速度が一定範囲内のはんだ微粒子を選択することにより、はんだブリッジの発生を抑えられ、かつ酸化膜によるはんだ塗れ性の低下を抑えられる。具体的には、多量のはんだ微粒子を一斉に落下させ、大きいはんだ微粒子が基板近傍を落下する時間及び小さいはんだ微粒子が基板近傍を落下する時間に、それらのはんだ微粒子が基板上に到達しないように、基板を退避させたり、基板をシャッタで覆ったりすればよい。
請求の範囲第４項記載のはんだバンプの形成方法は、はんだの融点以上に加熱された液体中に、パッド電極を表面に有する基板を当該表面が上になるように位置付け、溶融したはんだからなるはんだ微粒子を液体中に供給し、当該はんだ微粒子を基板上に落下させることにより、パッド電極上にはんだバンプを形成する、というものである。ここでいう「基板」には、半導体ウエハや配線板などが含まれる。また、「はんだバンプ」には、半球状や突起状のものに限らず、膜状のものも含まれる。
液体中において、基板はパッド電極側を上にして浸漬されている。このとき、基板上の液体中にはんだ微粒子を供給すると、はんだ微粒子は重力によって自然落下し基板上に到達する。基板のパッド電極上に到達したはんだ微粒子は、重力によってそこに留まり、はんだ塗れ時間が経過するとパッド電極表面に広がってはんだ皮膜を形成する。続いて、そのはんだ皮膜上に到達したはんだ微粒子は、重力によってそこに留まり、同じようにはんだ塗れ時間が経過すると広がってはんだ皮膜を厚くする。これが繰り返されて、はんだ皮膜が成長してはんだバンプとなる。
前述したように、本発明者は、液体中ではんだ微粒子同士が接触しても、これらが合体して大きいはんだ微粒子になるものは少ない、ということも見出した。したがって、ファインピッチのパッド電極に対しても、はんだブリッジ等が発生しない。更に、はんだバンプのはんだ量は、はんだ微粒子の供給量を変えることにより容易に調整できる。しかも、はんだ微粒子は、パッド電極に比べて極めて小さいことにより多量に供給されるので、液体中に均一に分散する。したがって、はんだバンプのはんだ量のバラツキも少ない。
請求の範囲第５項記載のはんだバンプの形成方法は、請求の範囲第４項記載の形成方法において、溶融したはんだを液体中で破砕することにより、はんだ微粒子を形成する、というものである。はんだ微粒子とはんだバンプとが共通の液体中で形成されるので、形成装置が簡単になる。
請求の範囲第６又は７項記載のはんだバンプの形成方法は、請求の範囲第４又は５項記載の形成方法において、液体中にフラックス若しくは有機酸が含まれ、又は液体が有機酸からなり、これらの有機酸は金属表面の酸化物を除去する還元作用を有する、というものである。フラックス又は有機酸の作用によって、液体中でのはんだ濡れ性が更に向上する。ここでいう「フラックス」には、ロジン、界面活性剤、その他はんだ表面の酸化膜を除去する作用を有するもの（例えば塩酸など）が含まれる。
請求の範囲第８項記載のはんだバンプの形成方法は、請求の範囲第４乃至７項のいずれかに記載の形成方法において、はんだ微粒子の直径は隣接するパッド電極同士の周端間の最短距離よりも小さい、というものである。この場合、隣接する二つのパッド電極上にそれぞれ到達したはんだ微粒子同士は、接することがないので、合体してはんだブリッジを形成することがない。
請求の範囲第９項記載のはんだバンプの形成装置は、液体槽及びはんだ微粒子供給手段を備えたものである。液体槽は、はんだの融点以上に加熱された液体と、パッド電極を表面に有するとともに当該表面が上になるように液体中に位置付けられる基板とを収容する。はんだ微粒子供給手段１は、溶融したはんだからなるはんだ微粒子を液体中に供給し、はんだ微粒子を基板上に落下させる。
液体槽内の液体中において、基板はパッド電極側を上にして浸漬されている。このとき、はんだ微粒子供給手段から基板上の液体中にはんだ微粒子を供給すると、はんだ微粒子は、重力によって自然落下し基板上に到達する。以下、請求の範囲第４項記載の形成方法と同じ作用を奏する。
請求の範囲第１０項記載のはんだバンプの形成装置は、請求の範囲第９項記載の形成装置において、はんだ微粒子供給手段は、溶融したはんだを液体中で破砕することによりはんだ微粒子を形成する、というものである。請求の範囲第５項記載の形成方法と同じ作用を奏する。
請求の範囲第１１項記載のはんだバンプの形成装置は、請求の範囲第１０項記載の形成装置において、液体槽及びはんだ微粒子供給手段が次のような構成になっている。液体槽は、基板及び液体を収容する第一の液体槽と、液体及び液体中に沈んだ溶融したはんだを収容する第二の液体槽とからなる。第一の液体槽と第二の液体槽とは、上部同士が連通するとともに、底部同士が連通していない。はんだ微粒子供給手段は、第二の液体槽内の溶融したはんだを破砕することによりはんだ微粒子を形成するとともに、はんだ微粒子を第二の液体槽の上部から第一の液体槽へ供給する。
第一の液体槽内の液体中において、基板はパッド電極側を上にして浸漬されている。このとき、はんだ微粒子供給手段は、第一の液体槽内の基板上の液体中に、第二の液体槽の上部からはんだ微粒子を供給する。すると、はんだ微粒子は重力によって自然落下し基板上に到達する。基板のパッド電極上に到達したはんだ微粒子は、重力によってそこに留まり、はんだ濡れ時間が経過するとパッド電極表面に広がってはんだ皮膜を形成する。続いて、そのはんだ皮膜上に到達したはんだ微粒子は、重力によってそこに留まり、同じようにはんだ濡れ時間が経過すると広がってはんだ皮膜を厚くする。これが繰り返されて、はんだ皮膜が成長してはんだバンプとなる。
一方、はんだバンプとならなかったはんだ微粒子は、第一の液体槽内の底部に沈む。しかし、第一の液体槽と第二の液体槽との底部同士が連通していないので、沈殿しているはんだ微粒子が破砕されて再びはんだ微粒子となることはない。したがって、はんだバンプの元となるはんだ微粒子は、品質が安定しているし、大きさも均一になっている。
請求の範囲第１２項記載のはんだバンプの形成装置は、請求の範囲第１０項記載の形成装置において、液体槽及びはんだ微粒子供給手段が次のような構成になっている。液体槽は、基板、液体及び液体中に沈んだ溶融したはんだを収容する第一の液体槽と、液体及び液体中に沈んだ溶融したはんだを収容する第二の液体槽とからなる。第一の液体槽と第二の液体槽とは、上部同士及び底部同士が連通している。はんだ微粒子供給手段は、第一の液体槽内及び第二の液体槽内の溶融したはんだを破砕することによりはんだ微粒子を形成するとともに、はんだ微粒子を第二の液体槽の上部から第一の液体槽へ供給し、第一の液体槽の底部に沈んだはんだ微粒子を溶融したはんだとして再利用する。
はんだ微粒子によってはんだバンプが形成される過程は、請求の範囲第１１項記載の形成装置と同じである。一方、はんだバンプとならなかったはんだ微粒子は、第一の液体槽内の底部に沈む。そして、第一の液体槽と第二の液体槽とは底部同士が連通しているので、沈殿しているはんだ微粒子が破砕されて再びはんだ微粒子として利用される。したがって、はんだの有効利用が図れる。
請求の範囲第１３又は１４項記載のはんだバンプの形成装置は、請求の範囲第９乃至１２項のいずれかに記載の形成装置において、液体中にフラックス若しくは有機酸が含まれ、又は液体が有機酸からなり、これらの有機酸は金属表面の酸化物を除去する還元作用を有する、というものである。請求の範囲第６又は７項記載の形成方法と同じ作用を奏する。
請求の範囲第１５項記載のはんだバンプの形成装置は、請求の範囲第９乃至１４項のいずれかに記載の形成装置において、はんだ微粒子の直径は隣接するパッド電極同士の周端間の最短距離よりも小さい、というものである。請求の範囲第８項記載の形成方法と同じ作用を奏する。
第１図は、本発明に係るはんだバンプの形成方法及び装置の第一実施形態を示す概略構成図であり、第１図［１］〜第１図［３］の順に工程が進行する。第２図は、第１図の部分拡大断面図であり、第２図［１］〜第２図［３］はそれぞれ第１図［１］〜第１図［３］に対応する。第３図は、本発明に係るはんだバンプの形成方法及び装置の第二実施形態を示す概略構成図である。第４図は、従来のはんだバンプの形成方法を示す概略断面図である。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。ただし、本発明に係るはんだ供給方法については、本発明に係るはんだバンプの形成方法及び装置で用いられるので、本発明に係るはんだバンプの形成方法及び装置の実施形態を説明する中で同時に説明することになる。
図１は本発明に係るはんだバンプの形成方法及び装置の第一実施形態を示す概略構成図であり、図１［１］〜図１［３］の順に工程が進行する。以下、この図面に基づき説明する。
本実施形態で使用する形成装置１０について説明する。形成装置１０は、液体槽１１及びはんだ微粒子供給手段１２とを備えたものである。液体槽１１は、はんだの融点以上に加熱された液体としての不活性液体１３と、表面２１が上になるように不活性液体１３中に位置付けられる基板２０とを収容する。はんだ微粒子供給手段１２は、溶融はんだからなるはんだ微粒子１４を不活性液体１３中に供給するはんだ微粒子形成ユニット１５と、はんだ微粒子１４を基板２０上に落下させる供給管１６とを備えている。
はんだは、例えば、Ｓｎ−Ｐｂ（融点１８３℃）、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ（融点２１８℃）、Ｓｎ−Ａｇ（融点２２１℃）、Ｓｎ−Ｃｕ（融点２２７℃）等を使用する。不活性液体１３は、はんだの融点以上の沸点を有するとともに、はんだと反応しない液体であれば何でもよく、例えばフッ素系高沸点溶剤やフッ素系オイルなどである。液体槽１１は、例えばステンレスや耐熱性樹脂などからなる容器に、不活性液体１３をはんだの融点以上（例えば融点＋５０℃）に保つための図示しない電熱ヒータや冷却水配管等が設置されたものである。また、液体槽１１内には、基板２０を不活性液体１３中に位置付けるための載置台１７が設けられている。
はんだ微粒子形成ユニット１５は、例えば、溶融はんだを不活性液体１３中で破砕することにより、はんだ微粒子１４を形成するものである。この場合、液体槽１１の底に沈んだはんだ微粒子１４（溶融はんだ）及び液体槽１１内の不活性液体１３を導入するための配管を、液体槽１１との間に設けてもよい。供給管１６は、例えば図示しない供給口が基端から先端まで多数設けられており、この供給口からはんだ微粒子１４を不活性液体１３中へ均等に落下させる。これにより、不活性液体１３に混在したはんだ微粒子１４は、はんだ微粒子形成ユニット１５から送り出され、供給管１６から液体槽１１内の不活性液体１３中へ落下する。
図２は図１の部分拡大断面図であり、図２［１］〜図２［３］はそれぞれ図１［１］〜図１［３］に対応する。以下、これらの図面に基づき説明する。ただし、図１と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。なお、図２において、上下方向は左右方向よりも拡大して示している。
まず、本実施形態で使用する基板２０について説明する。基板２０はシリコンウエハである。基板２０の表面２１には、パッド電極２２が形成されている。パッド電極２２上には、本実施形態の形成方法によってはんだバンプ２３が形成される。基板２０は、はんだバンプ２３を介して、他の半導体チップや配線板に電気的及び機械的に接続される。パッド電極２２は、形状が例えば円であり、直径ｃが例えば４０μｍである。隣接するパッド電極２２の中心間の距離ｄは、例えば８０μｍである。はんだ微粒子１４の直径ｂは、例えば３〜１５μｍである。
パッド電極２２は、基板２０上に形成されたアルミニウム電極２４と、アルミニウム電極２４上に形成されたニッケル層２５と、ニッケル層２５上に形成された金層２６とからなる。ニッケル層２５及び金層２６はＵＢＭ（ｕｎｄｅｒ ｂａｒｒｉｅｒ ｍｅｔａｌ又はｕｎｄｅｒ ｂｕｍｐ ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ）層である。基板２０上のパッド電極２２以外の部分は、保護膜２７で覆われている。
次に、パッド電極２２の形成方法について説明する。まず、基板２０上にアルミニウム電極２４を形成し、アルミニウム電極２４以外の部分にポリイミド樹脂によって保護膜２７を形成する。これらは、例えばフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて形成される。続いて、アルミニウム電極２４表面にジンケート処理を施した後に、無電解めっき法を用いてアルミニウム電極２１上にニッケル層２５及び金層２６を形成する。このＵＢＭ層を設ける理由は、アルミニウム電極２４にはんだ濡れ性を付与するためである。
次に、図１及び図２に基づき、本実施形態のはんだバンプの形成方法及び装置について、作用及び効果を説明する。
まず、図１［１］及び図２［１］に示すように、液体槽１１内の不活性液体１３中に、基板２０を表面２１が上になるように位置付ける。基板２０の表面２１には、パッド電極２２が形成されている。不活性液体１３ははんだの融点以上に加熱されている。
続いて、図１［２］及び図２［２］に示すように、はんだ微粒子形成ユニット１５からはんだ微粒子１４を含む不活性液体１３を液体槽１１へ送り出し、はんだ微粒子１４を供給管１６から不活性液体１３中の基板２０上へ落下させる。
不活性液体１３中において、基板２０はパッド電極２２側を上にして浸漬されている。このとき、基板２０上の不活性液体１３中にはんだ微粒子１４を供給すると、はんだ微粒子１４は重力によって自然落下し基板２０上に到達する。基板２０のパッド電極２２上に到達したはんだ微粒子１４は、重力によってそこに留まり、はんだ濡れ時間が経過するとパッド電極２２表面に広がってはんだ皮膜２３’を形成する。続いて、そのはんだ皮膜２３’上に到達したはんだ微粒子１４は、重力によってそこに留まり、同じようにはんだ濡れ時間が経過すると広がってはんだ皮膜２３’を厚くする。これが繰り返されて、はんだ皮膜２３’が成長してはんだバンプ２３となる（図１［３］及び図２［３］）。
はんだ濡れ時間とは、はんだ微粒子１４とパッド電極２２又ははんだ皮膜２３’とが接する時間であって、はんだが濡れるために必要な時間（例えば数秒〜数十秒）であり、本発明者によって見出されたものである。本実施形態では、はんだ微粒子１４が落下してパッド電極２２又ははんだ皮膜２３’に到達すると、はんだ微粒子１４は重力の作用によってそこに留まる。そのため、はんだ微粒子１４とパッド電極２２又ははんだ皮膜２３’とは、はんだ濡れ時間が経過するまで接することになる。したがって、はんだ濡れ性は良好である。
また、本発明者は、不活性液体１３中ではんだ微粒子１４同士が接触しても、これらが合体して大きいはんだ微粒子になるものは少ない、ということも見出した。したがって、ファインピッチのパッド電極２２に対しても、はんだブリッジ等が発生しない。特に、隣接するパッド電極２２同士の周端間の最短距離ａよりも、はんだ微粒子１４の直径ｂを小さくするとよい。この場合、隣接する二つのパッド電極２２上にそれぞれ到達したはんだ微粒子１４同士は、接触しないため合体してはんだブリッジを形成することがない。
更に、はんだバンプ２３のはんだ量は、はんだ微粒子形成ユニット１５によってはんだ微粒子１４の供給量を変えることにより容易に調整できる。しかも、はんだ微粒子１４は、パッド電極２２に比べて極めて小さいことにより多量に供給されるので、不活性液体１３中に均一に分散する。したがって、はんだバンプ２３のはんだ量のバラツキも少ない。
図３は本発明に係るはんだバンプの形成方法及び装置の第二実施形態を示す概略構成図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図１及び図２と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。
本実施形態のはんだバンプの形成装置３０は、液体槽３１及びはんだ微粒子供給手段３２が次のような構成になっている。液体槽３１は、基板２０、不活性液体１３及び不活性液体１３中に沈んだ溶融はんだ３３を収容する液体槽３４と、不活性液体１３及び不活性液体１３中に沈んだ溶融はんだ３３を収容する液体槽３５，３６とからなる。液体槽３４と液体槽３５，３６とは、上部３７同士及び底部３８同士が連通している。
はんだ微粒子供給手段３２は、液体槽３５，３６に設置された攪拌器３２Ａ，３２Ｂからなり、液体槽３４〜３６内の溶融はんだ３３を破砕することによりはんだ微粒子１４を形成するとともに、はんだ微粒子１４を液体槽３５，３６の上部３７から液体槽３４へ供給し、液体糟３４の底部３８に沈んだはんだ微粒子１４を溶融はんだ３３として再利用する。
次に、形成装置３０の動作を説明する。なお、攪拌器３２Ａ，３２Ｂは同じ構成であるので、攪拌器３２Ａについてのみ説明する。
攪拌器３２Ａは、液体槽３５に設置され、モータ４０、回転軸４１、羽根車４２等を備えている。モータ４０が回転すると、回転軸４１を介して羽根車４２も回転する。すると、羽根車４２は、液体槽３４，３５内を循環する不活性液体１３の流れを発生させる。そして、液体槽３５内の溶融はんだ３３は、この流れに巻き込まれて、羽根車４２で破砕され、はんだ微粒子１４となって、上部３７から液体槽３４へ供給される。
はんだ微粒子１４によってはんだバンプ（図示せず）が形成される過程は、第一実施形態の場合と同じである。一方、はんだバンプとならなかったはんだ微粒子１４は、液体槽３４内の底部３８に沈む。そして、液体槽３４と液体槽３５とは底部３８同士が連通しているので、沈殿しているはんだ微粒子１４は、溶融はんだ３３として破砕されて再びはんだ微粒子１４として利用される。したがって、はんだの有効利用が図れる。
なお、底部３８が連通しないように、液体槽３４と液体槽３５との間を塞いでもよい。この場合は、はんだ微粒子１４を再利用しないので、はんだ微粒子１４の品質が向上するとともに、はんだ微粒子１４の大きさもより均一になる。
なお、本発明は、言うまでもないが、上記第一及び第二実施形態に限定されるものではない。例えば、シリコンウエハ（ＦＣ）の代わりに、配線板（ＢＧＡ）を用いてもよい。また、不活性液体中にフラックス又は前述の有機酸を含ませてもよいし、不活性液体の代わりに前述の有機酸を用いてもよい。更に、電極材料は、アルミニウムに限らず、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｃｕ、Ｃｕなどを用いてもよい。更にまた、はんだ微粒子の酸化膜を例えば塩酸で除去後に、このはんだ微粒子を液体中に投入してもよい。
本発明に係るはんだ供給方法（請求の範囲第１項）によれば、はんだの融点以上に加熱された液体中において、はんだ微粒子を基板上に落下させて金属膜上にはんだ皮膜を形成することにより、金属膜上に到達したはんだ微粒子を重力によってはんだ濡れ時間以上そこに留めておくことができるので、はんだ濡れ性を向上できる。また、液体中ではんだ微粒子同士が接触しても、これらが合体して大きいはんだ微粒子になるものは少ないので、ファインピッチの金属膜でのはんだブリッジ等を防止できる。更に、はんだ微粒子の供給量を変えることにより、はんだ皮膜のはんだ量を容易に調整できる。しかも、はんだ微粒子は極めて小さいことにより、多量に供給されて液体中に均一に分散するので、はんだ皮膜のはんだ量を均一化できる。したがって、金属膜のファインピッチ化を図れるとともに、はんだ量が多くかつバラツキも少ないはんだ皮膜を得られる。
請求の範囲第２項記載のはんだ供給方法によれば、金属膜上又ははんだ皮膜上に接したはんだ微粒子を、その状態ではんだ濡れ時間以上保持することにより、確実にはんだ塗れを起こすことができる。
請求の範囲第３項記載のはんだ供給方法によれば、落下速度が一定範囲内のはんだ微粒子を基板上に落下させることにより、適度の大きさのはんだ微粒子だけを使用できるので、はんだブリッジの発生及び酸化膜によるはんだ塗れ性の低下を抑えることができる。
本発明に係るはんだバンプの形成方法及び装置（請求の範囲第４，９項）によれば、はんだの融点以上に加熱された液体中において、はんだ微粒子を基板上に落下させてパッド電極上にはんだバンプを形成することにより、パッド電極上に到達したはんだ微粒子を重力によってはんだ濡れ時間以上そこに留めておくことができるので、はんだ濡れ性を向上できる。また、液体中ではんだ微粒子同士が接触しても、これらが合体して大きいはんだ微粒子になるものは少ないので、ファインピッチのパッド電極でのはんだブリッジ等を防止できる。更に、はんだ微粒子の供給量を変えることにより、はんだバンプのはんだ量を容易に調整できる。しかも、はんだ微粒子はパッド電極に比べて極めて小さいことにより、多量に供給されて液体中に均一に分散するので、はんだバンプのはんだ量を均一化できる。したがって、パッド電極のファインピッチ化を図れるとともに、はんだ量が多くかつバラツキも少ないはんだバンプを得られる。
本発明に係るはんだバンプの形成方法及び装置（請求の範囲第５，１０項）によれば、溶融はんだを液体中で破砕してはんだ微粒子を形成することにより、はんだ微粒子とはんだバンプとを共通の液体中で形成できるので、形成装置の構成を簡略化できる。
本発明に係るはんだバンプの形成方法及び装置（請求の範囲第６，７，１３，１４項）によれば、液体中にフラックス若しくは前述の有機酸を含ませたので、又は液体が前述の有機酸からなるので、液体中でのはんだ濡れ性を更に向上できる。
本発明に係るはんだバンプの形成方法及び装置（請求の範囲第８，１５項）によれば、隣接するパッド電極同士の周端間の最短距離よりもはんだ微粒子の直径を小さくしたことにより、隣接する二つのパッド電極上にそれぞれ到達したはんだ微粒子同士の接触を回避できるので、はんだブリッジの発生をより確実に防止できる。
請求の範囲第１１項記載のはんだバンプの形成装置によれば、基板上にはんだバンプを形成する第一の液体槽とはんだ微粒子を形成する第二の液体槽との底部同士が連通しないことにより、はんだバンプとならなかったはんだ微粒子を再利用しないので、はんだ微粒子の品質を向上できるとともに、はんだ微粒子の大きさを均一化できる。
請求の範囲第１２項記載のはんだバンプの形成装置によれば、基板上にはんだバンプを形成する第一の液体槽とはんだ微粒子を形成する第二の液体槽との底部同士が連通することにより、はんだバンプとならなかったはんだ微粒子を再利用できるので、はんだを無駄なく有効に利用できる。

Claims (15)

  1. はんだの融点以上に加熱された液体中に、金属膜を表面に有する基板を当該表面が上になるように位置付け、溶融した前記はんだからなるはんだ微粒子を前記液体中で前記基板上に落下させることにより、前記金属膜上にはんだ皮膜を形成する、はんだ供給方法。
  2. 落下して前記金属膜上又は前記はんだ皮膜上に接した前記はんだ微粒子を、その状態ではんだ濡れが起こるまで一定時間以上保持する、請求の範囲第１項記載のはんだ供給方法。
  3. 前記基板上に落下させる前記はんだ微粒子を、その落下の速度が一定範囲内のものに限る、請求の範囲第１又は２項記載のはんだ供給方法。
  4. はんだの融点以上に加熱された液体中に、パッド電極を表面に有する基板を当該表面が上になるように位置付け、溶融した前記はんだからなるはんだ微粒子を前記液体中に供給し、当該はんだ微粒子を前記基板上に落下させることにより、前記パッド電極上にはんだバンプを形成する、はんだバンプの形成方法。
  5. 溶融した前記はんだを前記液体中で破砕することにより前記はんだ微粒子を形成する、請求の範囲第４項記載のはんだバンプの形成方法。
  6. 前記液体中にフラックスが含まれた、請求の範囲第４又は５項記載のはんだバンプの形成方法。
  7. 前記液体中に有機酸が含まれ、又は前記液体が前記有機酸からなり、当該有機酸は金属表面の酸化物を除去する還元作用を有する、請求の範囲第４又は５項記載のはんだバンプの形成方法。
  8. 前記はんだ微粒子の直径は、隣接する前記パッド電極同士の周端間の最短距離よりも小さい、請求の範囲第４乃至７項のいずれかに記載のはんだバンプの形成方法。
  9. はんだの融点以上に加熱された液体と、パッド電極を表面に有するとともに当該表面が上になるように前記液体中に位置付けられる基板とを収容する液体槽と、溶融した前記はんだからなるはんだ微粒子を前記液体中に供給し、当該はんだ微粒子を前記基板上に落下させるはんだ微粒子供給手段と、を備えたはんだバンプの形成装置。
  10. 前記はんだ微粒子供給手段は、溶融した前記はんだを前記液体中で破砕することにより前記はんだ微粒子を形成する、請求の範囲第９項記載のはんだバンプの形成装置。
  11. 前記液体槽は、前記基板及び前記液体を収容する第一の液体槽と、前記液体及び当該液体中に沈んだ溶融した前記はんだを収容する第二の液体槽とからなり、前記第一の液体槽と前記第二の液体槽とは、上部同士が連通するとともに底部同士が連通せず、前記はんだ微粒子供給手段は、前記第二の液体槽内の溶融した前記はんだを破砕することにより前記はんだ微粒子を形成するとともに、当該はんだ微粒子を前記第二の液体槽の上部から前記第一の液体槽へ供給する、請求の範囲第１０項記載のはんだバンプの形成装置。
  12. 前記液体槽は、前記基板、前記液体及び当該液体中に沈んだ溶融した前記はんだを収容する第一の液体槽と、前記液体及び当該液体中に沈んだ溶融した前記はんだを収容する第二の液体槽とからなり、前記第一の液体槽と前記第二の液体槽とは上部同士及び底部同士が連通し、前記はんだ微粒子供給手段は、前記第一の液体槽内及び前記第二の液体槽内の溶融した前記はんだを破砕することにより前記はんだ微粒子を形成するとともに、当該はんだ微粒子を前記第二の液体槽の上部から前記第一の液体槽へ供給し、前記第一の液体槽の底部に沈んだ前記はんだ微粒子を溶融した前記はんだとして再利用する、請求の範囲第１０項記載のはんだバンプの形成装置。
  13. 前記液体中にフラックスが含まれた、請求の範囲第９乃至１２項のいずれかに記載のはんだバンプの形成装置。
  14. 前記液体中に有機酸若しくはフラックスが含まれ、又は前記液体が前記有機酸からなり、当該有機酸若しくはフラックスは金属表面の酸化物を除去する還元作用を有する、請求の範囲第９乃至１１項のいずれかに記載のはんだバンプの形成装置。
  15. 前記はんだ微粒子の直径は、隣接する前記パッド電極同士の周端間の最短距離よりも小さい、請求の範囲第９乃至１４項のいずれかに記載のはんだバンプの形成装置。
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