JPWO2006043377A1 - Solder bump forming sheet and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
シートに形成された窪みにはんだボール又ははんだ粉末を保持した、装填率１００％のはんだバンプ形成用シートを製造する。所定位置に窪み５を有し、窪みの底面が粘着剤３から構成されるシート１を準備し；シートの窪み５にはんだ粉末６を充填して、窪み底部のはんだ粉末を粘着剤３により付着保持し；粘着剤で保持されていないはんだ粉末６をシート１から除去し；シート１の窪み５内のはんだ粉末を、フラックスまたはフラックス機能を持つ熱可塑性樹脂層で被覆して、各窪みにはんだ粉末を保持したはんだバンプ形成用シートを得る。さらに、シート１を加熱して、各窪み内においてはんだ粉末を１つの溶融球状体１０とし；シートを冷却して、各窪み内に固化したはんだボール１１を形成すると、窪み内にはんだボールを保持したはんだバンプ形成用シートが得られる。A solder bump forming sheet having a loading rate of 100% is manufactured by holding solder balls or solder powder in the depressions formed in the sheet. Prepare a sheet 1 having a recess 5 at a predetermined position and the bottom of the recess is made of an adhesive 3; filling the recess 5 of the sheet with solder powder 6 and attaching the solder powder at the bottom of the recess with the adhesive 3 Hold; remove solder powder 6 not held by adhesive from sheet 1; coat solder powder in depression 5 of sheet 1 with a flux or a thermoplastic resin layer having a flux function, and solder in each depression A sheet for forming solder bumps holding the powder is obtained. Furthermore, the sheet 1 is heated to form a solder ball 10 in each depression, and the solder ball 11 is cooled to form a solidified solder ball 11 in each depression, thereby holding the solder ball in the depression. A solder bump forming sheet is obtained.
Description
本発明は、シートの片面に設けた窪み内にはんだボール又ははんだ粉末を保持した、はんだバンプ形成用シートとその製造方法に関する。このはんだバンプ形成用シートは、表面実装部品の電極上にはんだバンプを形成するのに適している。 The present invention relates to a solder bump forming sheet in which solder balls or solder powder is held in a recess provided on one side of the sheet, and a method for manufacturing the same. This sheet for forming solder bumps is suitable for forming solder bumps on the electrodes of the surface mount component.
表面実装部品（ＳＭＤ）とは、プリント基板の表面に形成されたランドに直接はんだで接合して実装するようにパッケージ化された電子部品であり、はんだ付けは一般にリフローソルダリングにより行われる。表面実装部品を用いたプリント基板の実装方式は表面実装技術（ＳＭＴ）と呼ばれ、近年の電子機器の小型化、高性能化、高密度化、低コスト化の実現に大きく貢献している。 A surface mounted component (SMD) is an electronic component packaged so as to be directly soldered and mounted on a land formed on the surface of a printed circuit board, and soldering is generally performed by reflow soldering. A method of mounting a printed circuit board using surface-mounted components is called surface mounting technology (SMT), and has greatly contributed to the recent realization of downsizing, high performance, high density, and low cost of electronic devices.
表面実装部品のうち、ＱＦＰ（Quad Flat Package）、ＰＬＣＣ（Plastic Leaded Chip Carrier）、ＳＯＰ（Small Outline Package）、ＳＯＪ（Small Outline J-bend package）等は、部品の側面から突き出た端子（リード）を有する。この種の表面実装部品のプリント基板への実装は、プリント基板のランドにソルダペーストを塗布し、ランドに表面実装部品のリードを合わせて部品を搭載してソルダペーストの粘着力で部品を基板上に保持した後、プリント基板をリフロー炉で加熱して、ソルダペーストを溶融させ、表面実装部品をプリント基板にはんだ付けすることにより行われる。このような部品側面にリードを有する表面実装部品は、端子数を大きく増やすことができず、多機能化には制約がある。 Among surface mount components, QFP (Quad Flat Package), PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier), SOP (Small Outline Package), SOJ (Small Outline J-bend package), etc. are terminals protruding from the side of the component (lead) Have When mounting this type of surface mount component on a printed circuit board, solder paste is applied to the land of the printed circuit board, and the component is mounted on the land by aligning the lead of the surface mount component on the land. Then, the printed circuit board is heated in a reflow furnace to melt the solder paste and solder the surface mount component to the printed circuit board. Such surface-mounted components having leads on the side surfaces of the components cannot greatly increase the number of terminals, and there is a restriction on multifunctionalization.
そのため、現在では、ＢＧＡ（Ball Grid Array）、ＣＳＰ（Chip Size Package）、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）、ＭＣＭ（Multi Chip Module）といった、部品の底面（または上面）に所定パターンで配置されたはんだバンプを端子として利用する、より小型化と多機能化が可能な表面実装部品が多く使用されるようになってきた。以下、この種の底面端子型の表面実装部品を単にワークと称することがある。 Therefore, solder bumps arranged in a predetermined pattern on the bottom surface (or top surface) of components such as BGA (Ball Grid Array), CSP (Chip Size Package), TAB (Tape Automated Bonding), and MCM (Multi Chip Module) are now available. As a terminal, surface mount components that can be made smaller and more multifunctional have been increasingly used. Hereinafter, this type of bottom surface terminal type surface mount component may be simply referred to as a workpiece.
ＢＧＭ、ＣＳＰ等の底面端子型の表面実装部品（ワーク）のプリント基板への実装は、ワークの底面に端子として形成されたはんだバンプを利用して行われる。通常は、プリント基板のランドにフラックスを塗布し、ランドにワークのはんだバンプを合わせてワークを搭載し、フラックスの粘着力でワークを基板上に保持する。その後、基板をリフロー炉で加熱し、ワーク底面のはんだバンプを溶融させて、ワークとプリント基板とをはんだ付けする。 Mounting of a bottom surface terminal type surface mount component (work) such as BGM or CSP onto a printed circuit board is performed using solder bumps formed as terminals on the bottom surface of the work. Usually, the flux is applied to the lands of the printed circuit board, the work bumps are mounted on the lands and the work is mounted, and the work is held on the board by the adhesive force of the flux. Thereafter, the substrate is heated in a reflow furnace to melt the solder bumps on the bottom surface of the workpiece, and the workpiece and the printed board are soldered.
ワークのはんだバンプは、ワーク底面に存在する電極の上に形成される。はんだバンプの形成は、ワークの電極に粘着性のフラックスまたはソルダペーストを塗布し、該塗布部にはんだボールを搭載することにより行われる。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と、ワークの電極上にはんだバンプが形成される。 The solder bump of the workpiece is formed on the electrode existing on the bottom surface of the workpiece. The solder bump is formed by applying an adhesive flux or solder paste to the electrode of the workpiece and mounting a solder ball on the application part. When a work on which solder balls are mounted is heated in a reflow furnace to melt the solder balls, solder bumps are formed on the electrodes of the work.
従来のワーク（底面端子型のＳＭＤ）は、３０×３０ｍｍのワーク基板に１５０〜２５０個の電極を有し、隣接した電極間のピッチは１.０〜１.２ｍｍ（１０００〜１２００μｍ）のような広いピッチであった。そのため、直径０.７６ｍｍ（７６０μｍ）という比較的大きなはんだボールが使用できた。しかし、電子機器のさらなる小型化に伴ってワークはより小型化し、小型化されたワークに使用するはんだボールも小さいものとなってきている。例えば、１０×１０ｍｍのワーク基板に４００個の電極が形成されたワークでは、隣接した電極間のピッチが０.５ｍｍ以下という狭ピッチになっている。このような狭ピッチのワークに使用するはんだボールは、直径０.３ｍｍ（３００μｍ）以下という微小サイズのものとなる。 A conventional work (bottom terminal type SMD) has 150 to 250 electrodes on a 30 × 30 mm work substrate, and the pitch between adjacent electrodes is 1.0 to 1.2 mm (1000 to 1200 μm). It was a wide pitch. Therefore, a relatively large solder ball having a diameter of 0.76 mm (760 μm) could be used. However, with the further miniaturization of electronic devices, the work becomes smaller and the solder balls used for the miniaturized work are becoming smaller. For example, in a work in which 400 electrodes are formed on a 10 × 10 mm work substrate, the pitch between adjacent electrodes is a narrow pitch of 0.5 mm or less. Solder balls used for such a narrow-pitch work have a small size of a diameter of 0.3 mm (300 μm) or less.
従来の広ピッチのワークの場合、ワークへのはんだボールの搭載は、ワークの電極に対応する位置に吸引孔を有する吸引治具により行われていた。はんだボールをこの治具の吸引孔に吸引保持した後、治具をワーク上に移動させて電極から少し離した状態に配置する。その後、治具の吸引孔からの逆噴射によりはんだボールを治具からリリースすることにより、ワークの電極上にはんだボールが載置される。 In the case of a conventional wide-pitch workpiece, mounting of solder balls on the workpiece has been performed by a suction jig having suction holes at positions corresponding to the workpiece electrodes. After the solder balls are sucked and held in the suction holes of the jig, the jig is moved onto the work and placed in a state slightly separated from the electrodes. Thereafter, the solder balls are placed on the workpiece electrodes by releasing the solder balls from the jig by reverse injection from the suction holes of the jig.
しかし、はんだボールが直径０.３ｍｍ以下の微小サイズであると、吸引孔を有する治具によるはんだボールの搭載には、さまざまな問題が出てくる。例えば、治具で吸引する時に、はんだボールが全ての吸引孔に吸引されない、治具からはんだボールをリリースする時に、はんだボールが治具の吸引孔に詰まって吸引孔から出てこない、逆噴射時にはんだボールが吹き飛ばされて所定の電極上に載置されない、といった不具合が起こりうる。 However, when the solder ball is a minute size having a diameter of 0.3 mm or less, various problems arise in mounting the solder ball with a jig having a suction hole. For example, when sucking with a jig, the solder balls are not sucked into all the suction holes. When releasing the solder balls from the jig, the solder balls are clogged with the suction holes of the jig and do not come out of the suction holes. Sometimes the solder ball is blown away and cannot be placed on a predetermined electrode.
そこで、狭ピッチのワークに対しては、吸引治具を用いず、はんだボールを所定位置に保持しているはんだボール配置シートを用いて、はんだボールをワークの電極上に搭載することが行われている。はんだボール配置シートは、その片面にワークの電極に対応する位置に形成された多数の窪みを有していて、各窪みの内部に、はんだボールが一個ずつ保持されている。 Therefore, for narrow pitch workpieces, the solder balls are mounted on the workpiece electrodes using a solder ball arrangement sheet that holds the solder balls in place without using a suction jig. ing. The solder ball arrangement sheet has a large number of depressions formed at positions corresponding to the workpiece electrodes on one side, and one solder ball is held inside each depression.
このはんだボール配置シートを用いてワークの電極にはんだバンプを形成するには、予めワークの電極にソルダペーストまたはフラックスを塗布しておく。その後、配置シートを、はんだボールの保持面を下向きにして、各はんだボールがワークの電極に対向するようにワークの上に載置する。その後、配置シートを加圧しながら、はんだが溶融しない温度に加熱して、はんだボールをワークの電極上に仮止めすることが好ましい。その場合は、仮止め後に配置シートを取り除く。次いで、はんだボールが電極上に配置されたワークを加熱して、はんだボールを溶融させる。ワークの電極上ではんだボールが溶融すると、電極には予めソルダペーストまたはフラックスが塗布されているため、電極は溶融したはんだボールで濡れ、電極上にはんだバンプが形成される。仮止めを行わなかった場合には、ワーク上に配置された配置シートを加圧しながら加熱し、はんだバンプ形成後に配置シートを取り除く。 In order to form solder bumps on the workpiece electrodes using the solder ball arrangement sheet, solder paste or flux is applied to the workpiece electrodes in advance. Thereafter, the placement sheet is placed on the work so that the solder ball holding surface faces downward and each solder ball faces the electrode of the work. Then, it is preferable to temporarily fix the solder ball onto the electrode of the workpiece by heating the placement sheet while heating it to a temperature at which the solder does not melt. In that case, the placement sheet is removed after temporary fixing. Next, the work in which the solder balls are arranged on the electrodes is heated to melt the solder balls. When the solder ball is melted on the electrode of the workpiece, since the solder paste or flux is applied to the electrode in advance, the electrode is wetted by the molten solder ball, and a solder bump is formed on the electrode. When temporary fixing is not performed, the placement sheet placed on the workpiece is heated while being pressed, and the placement sheet is removed after the solder bumps are formed.
従来のはんだボール配置シートは、別途製造しておいた微小なはんだボールをシートの微小な窪みに一つずつ装填することにより製造されている。窪み内に装填されたはんだボールを粘着剤で保持するか、シート表面をカバーフイルムまたは樹脂で覆うことにより、はんだボール保持面を下向きにして配置シートをワーク上に載置する時にシートからはんだボールが脱落するのを防止している。特開平２−２９５１８６号、特開平８−３０９５２３号、特開平１０−５１１２３号、特開２００３−２０４１４４号、特開２００４−８００２４号、および特開２００４−１９３３３４号の各公報を参照。 A conventional solder ball arrangement sheet is manufactured by loading small solder balls, which are separately manufactured, one by one in a small depression of the sheet. Hold the solder ball loaded in the recess with adhesive, or cover the surface of the sheet with a cover film or resin, and when placing the placed sheet on the workpiece with the solder ball holding surface facing down, the solder ball from the sheet Is prevented from falling off. See JP-A-2-295186, JP-A-8-309523, JP-A-10-51123, JP-A-2003-204144, JP-A-2004-80024, and JP-A-2004-193334.
しかし、微小はんだボールの製造には多大な手間がかかり、さらに微小はんだボールを配置シートの小さな窪みに一つずつ装填するのにも手間がかかる。また、窪み内におけるはんだボールの保持力も十分ではない場合がある。 However, it takes much time to manufacture the fine solder balls, and it also takes time to load the fine solder balls one by one in the small recesses of the arrangement sheet. In addition, the holding force of the solder ball in the recess may not be sufficient.
微小はんだボールの製造は一般に、先ず非常に細い径の線状はんだを作り、この線状はんだを所定の長さに切断してはんだチップにし、このはんだチップを油中で球状にすることにより行われている。しかし、この方法は、次に述べるように、非常に多くの工程を必要とする。 In general, micro solder balls are manufactured by first making a linear solder with a very small diameter, cutting the linear solder into a predetermined length to make a solder chip, and making the solder chip spherical in oil. It has been broken. However, this method requires a great number of steps as described below.
細径の線状はんだを作るには、大きなはんだビレットを押出機で押出して中間径の線状はんだにし、この中間径の線状はんだを引き抜き機械で多数のダイスを通過させて細径にする、時間のかかる多くの工程を必要とする。この細径の線状はんだをカッターで所定長さに切断して、はんだチップを作る。得られたはんだチップを油中造球法によりはんだボールに成形する。油中造球法では、上部が高温、下部が低温となった油中にはんだチップを投入する。油の上部で、はんだチップが溶融して、表面張力により球状になり、それが油中を下降して低温の下部に達すると、冷却固化してはんだボールになる。油中造球法で製造されたはんだボールは、表面に油が付着しているため、油を除去する洗浄工程と、その後の乾燥工程が必要である。 In order to make a small-diameter linear solder, a large solder billet is extruded with an extruder into an intermediate-diameter linear solder, and the intermediate-diameter linear solder is passed through a large number of dies with a drawing machine to reduce the diameter. , Requiring many time consuming processes. The thin linear solder is cut into a predetermined length with a cutter to make a solder chip. The obtained solder chip is formed into a solder ball by a ball-in-oil method. In the ball-in-oil method, the solder chip is poured into oil with the upper part at a high temperature and the lower part at a low temperature. At the upper part of the oil, the solder chip melts and becomes spherical due to surface tension. When it descends into the oil and reaches the lower part of the low temperature, it cools and solidifies into solder balls. Since the solder ball manufactured by the ball-in-oil method has oil attached to the surface, a cleaning process for removing the oil and a subsequent drying process are required.
こうして製造された微小はんだボールを配置シートの窪みに装填するには、シート上に多数の微小はんだボールを載置し、微小はんだボールをブラシで掃きながらシートに形成された全ての窪みの中に入れる。しかし、微小はんだボールをブラシで掃くと、はんだボールが転がって、ブラシから離れて四散する。そのため、装填すべき窪みにはんだボールが入りにくく、全ての窪みにはんだボールが入った装填率１００％を得るのに非常な手間がかかる。はんだボール配置シートでは、はんだボールが入っていない窪みが一箇所でもあると、ワークの全ての電極上にはバンプが形成されずに、不良品の原因となる。 In order to load the fine solder balls manufactured in this way into the depressions of the arrangement sheet, a large number of fine solder balls are placed on the sheet, and the fine solder balls are swept with a brush into all the depressions formed on the sheet. Put in. However, when a small solder ball is swept with a brush, the solder ball rolls and separates from the brush. For this reason, it is difficult for the solder balls to enter the recesses to be loaded, and it takes much labor to obtain a loading rate of 100% in which the solder balls are contained in all the recesses. In the solder ball arrangement sheet, if there is even one recess that does not contain solder balls, bumps are not formed on all the electrodes of the workpiece, causing defective products.
また、従来のはんだボール配置シートでは、特定の窪みだけに他のものより大径または小径のはんだボールを充填することは実際上非常に困難である。 Moreover, in the conventional solder ball arrangement sheet, it is practically very difficult to fill a specific indentation with a solder ball having a larger or smaller diameter than the others.
本発明は、従来のはんだボール配置シートと同様に、シートの各窪みにはんだボールを保持したはんだバンプ形成用シートの製造方法を提供する。この製造方法は、いずれも手間のかかる「はんだボールの製造」と「シートの窪みへのはんだボールの装填」のどちらも不要にする。 This invention provides the manufacturing method of the sheet | seat for solder bump formation which hold | maintained the solder ball to each hollow of a sheet | seat similarly to the conventional solder ball arrangement | positioning sheet | seat. This manufacturing method eliminates both time-consuming “manufacture of solder balls” and “loading of solder balls into sheet recesses”.
本発明はまた、シートの窪みにはんだ粉末を保持した、はんだバンプ形成用シートとその製造方法も提供する。このはんだバンプ形成用シートは、シートの窪み内にはんだボールの代りにはんだ粉末を保持するものであるが、従来のはんだボール配置シートと同様の操作によりワークの電極上にはんだバンプを形成することができる。 The present invention also provides a sheet for forming solder bumps in which a solder powder is held in a recess of the sheet and a method for manufacturing the same. This solder bump forming sheet holds solder powder instead of solder balls in the recess of the sheet, but forms solder bumps on the workpiece electrodes by the same operation as the conventional solder ball arrangement sheet. Can do.
本発明はさらに、シートの窪みに必ずはんだボール又ははんだ粉末が存在する、装填率１００％で、かつはんだボール又ははんだ粉末が窪みにしっかり保持されている、はんだバンプ形成用シートを、確実かつ容易に製造することができる方法を提供する。従って、このはんだバンプ形成用シートを利用して、ワークの全ての電極上にはんだバンプを確実に形成することができる。 The present invention further provides a sheet for forming solder bumps that is surely and easily provided with a solder ball or solder powder always present in the recess of the sheet, a loading rate of 100%, and the solder ball or solder powder being firmly held in the recess. A method that can be manufactured is provided. Therefore, it is possible to reliably form solder bumps on all the electrodes of the work by using this solder bump forming sheet.
本発明はさらに、はんだバンプを形成するワークの電極の一部が他の電極より大径または小径である場合にも容易に対応できる、はんだバンプ形成用シートの製造方法を提供する。 The present invention further provides a method for producing a sheet for forming solder bumps, which can easily cope with a case where a part of the workpiece electrode forming the solder bump has a larger or smaller diameter than the other electrodes.
本発明者らは、はんだ粉末は、ブラシやスキージで移動させたときに四散せずに、山状になってブラシやスキージとともに移動すること、また一定面積の粘着部にはんだ粉末を付着させると、粘着部に接触した表層部分のはんだ粉末だけが付着する、つまり平面的に一定量のはんだ粉末が付着するという、粉末固有の特性に着目して、本発明に至った。 The inventors of the present invention do not scatter the solder powder when moved with a brush or squeegee, move in a mountain shape and move with the brush or squeegee, and attach the solder powder to an adhesive portion having a certain area. The present invention has been achieved by paying attention to the characteristic property of the powder, that is, only the solder powder of the surface layer portion in contact with the adhesive portion adheres, that is, a certain amount of solder powder adheres in a plane.
１側面において、本発明は、下記工程を含む、所定位置にはんだボール又ははんだ粉末を保持した、はんだバンプ形成用シートの製造方法である：
Ａ.片面に、底面が粘着剤から構成された多数の窪みを所定位置に有するシートを準備し；
Ｂ.シートの各窪みにはんだ粉末を充填して、窪み底面の粘着剤によりはんだ粉末を付着保持し；
Ｃ.粘着剤で保持されていないはんだ粉末をシートから除去し、そして
Ｄ.シートの窪み内のはんだ粉末を被覆する。In one aspect, the present invention is a method for producing a sheet for forming solder bumps in which a solder ball or solder powder is held at a predetermined position, including the following steps:
A. preparing a sheet having a number of depressions in a predetermined position on one side and having a bottom made of an adhesive;
B. Fill each recess of the sheet with solder powder, and adhere and hold the solder powder with the adhesive on the bottom of the recess;
C. Remove the solder powder not held by the adhesive from the sheet and D. Cover the solder powder in the depressions of the sheet.
はんだ粉末をシートの窪みに充填するには、窪みが形成されたシートの面に多めのはんだ粉末を載せ、はんだ粉末をブラシやスキージで掻き均せばよい。それにより、全ての窪みにはんだ粉末を確実かつ容易に充填することができる。窪みに充填したはんだ粉末のうち、窪み底面の粘着剤に付着した粉末は粘着剤により保持される。それ以外の余剰の窪み内のはんだ粉末や、シート表面に残ったはんだ粉末をシートから除去する。余剰のはんだ粉末は、シートを裏返して軽くシートをたたくか、圧縮空気で吹き飛ばすか、またはブラシで掃くことにより容易に除去できる。 In order to fill the dent of the sheet with the solder powder, a large amount of solder powder may be placed on the surface of the sheet on which the dent is formed, and the solder powder may be scraped with a brush or a squeegee. Thereby, it is possible to reliably and easily fill all the recesses with the solder powder. Of the solder powder filled in the recess, the powder adhered to the adhesive on the bottom of the recess is held by the adhesive. The remaining solder powder in the remaining depression and the solder powder remaining on the sheet surface are removed from the sheet. Excess solder powder can be easily removed by turning the sheet over and tapping the sheet, blowing it with compressed air, or sweeping with a brush.
第１の態様において、本発明の方法は、従来のはんだボール配置シートと同様に、シートの窪み内にはんだボールを保持したはんだバンプ形成用シートを製造する。その場合、本方法は、上記工程Ｄにおいてシートの窪み内のはんだ粉末をフラックスで被覆することが好ましく、さらに下記の工程ＥおよびＦを含む：
Ｅ.シートを加熱して、各窪み内においてはんだ粉末を溶融させ、溶融はんだを表面張力により１個の球状体とし；
Ｆ.シートを冷却して、球状化した溶融はんだを固化させてはんだボールを形成すると同時に、固化したフラックスで該はんだボールを窪み内に保持する。In the first aspect, the method of the present invention produces a solder bump forming sheet in which the solder balls are held in the recesses of the sheet, similar to the conventional solder ball arrangement sheet. In that case, the method preferably covers the solder powder in the depressions of the sheet in step D above with a flux, and further comprises the following steps E and F:
E. Heating the sheet to melt the solder powder in each recess and turning the molten solder into one spherical body by surface tension;
F. The sheet is cooled to solidify the spheroidized molten solder to form a solder ball, and at the same time, the solder ball is held in the recess with the solidified flux.
第２の態様では、はんだボールを形成するための上記工程ＥおよびＦを行わず、シートに形成された窪みにはんだ粉末を保持したはんだバンプ形成用シートを製造する。シートの窪み底面にはんだ粉末が付着した状態のはんだバンプ形成用シートであっても、これをワークの電極と対向して配置し、加熱および圧着を経てワーク電極上にはんだバンプを形成できることが判明した。この態様では、ワーク電極上へのシートの配置時のはんだ粉末の脱落の防止とはんだ粉末の酸化防止のため、上記工程Ｄにおいて、シートの窪み内のはんだ粉末を熱可塑性樹脂層またはフラックスで被覆する。熱可塑性樹脂層は、加熱により溶融するとフラックス機能を発揮し、かつ常温でタックフリーであることが好ましい。 In the second aspect, the above-described steps E and F for forming the solder balls are not performed, and a solder bump forming sheet in which solder powder is held in a recess formed in the sheet is manufactured. Even if it is a sheet for forming solder bumps with solder powder attached to the bottom of the sheet, it turns out that it can be placed facing the workpiece electrode and solder bumps can be formed on the workpiece electrode by heating and crimping did. In this embodiment, in order to prevent the solder powder from falling off and the solder powder from being oxidized when the sheet is placed on the work electrode, in step D, the solder powder in the recess of the sheet is covered with the thermoplastic resin layer or the flux. To do. The thermoplastic resin layer preferably exhibits a flux function when melted by heating and is tack-free at room temperature.
別の側面において、本発明は、上記の第２の態様の方法により製造されたはんだバンプ形成用シートを提供する。このはんだバンプ形成用シートは、片面に所定位置に形成された多数の窪みを有し、各窪みの底面が粘着剤から構成され、各窪み内に底面の粘着剤に付着したはんだ粉末が保持され、かつ該はんだ粉末が熱可塑性樹脂層およびフラックスよりなる群から選ばれた少なくとも１種の材料で被覆されていることを特徴とする。 In another aspect, the present invention provides a sheet for forming solder bumps produced by the method of the second aspect. This sheet for forming solder bumps has a number of depressions formed at predetermined positions on one side, the bottom surface of each depression is made of an adhesive, and the solder powder attached to the adhesive on the bottom is held in each depression. The solder powder is coated with at least one material selected from the group consisting of a thermoplastic resin layer and a flux.
本発明によれば、シートの窪み底面を構成する粘着剤の付着力により窪み内に保持されるはんだ粉末の量は、窪みの底面積に略比例する。従って、シートに形成した全ての窪みの底面積が一定であれば、窪み内に保持されるはんだ粉末の量も全ての窪みにおいて略一定となり、このはんだ粉末を溶融させて表面張力で球形にして生ずるはんだボールも全ての窪みにおいて直径が略一定となる。こうして、製造に多大な手間のかかるはんだボールを使用せずに、シートの各窪み内に直径が揃ったはんだボールを安価に形成できる。さらに、このはんだボールからワークの電極上に形成されるはんだバンプも略同一径のものとなる。 According to the present invention, the amount of solder powder held in the depression by the adhesive force of the pressure-sensitive adhesive constituting the depression bottom of the sheet is substantially proportional to the bottom area of the depression. Therefore, if the bottom area of all the depressions formed in the sheet is constant, the amount of solder powder held in the depressions is also substantially constant in all the depressions, and the solder powder is melted to be spherical with surface tension. The diameter of the resulting solder ball is substantially constant in all the depressions. In this way, solder balls having a uniform diameter can be formed in each recess of the sheet at low cost without using solder balls that require a lot of labor for manufacturing. Furthermore, the solder bumps formed on the workpiece electrodes from the solder balls have substantially the same diameter.
また、シートの窪みの底面にはんだ粉末を付着したままの状態で（すなわち、シートの加熱と冷却によるはんだボールの形成を行わずに）予めフラックスを塗布したワーク電極上にシートを配置して、はんだバンプ形成用シートとして使用することができる。この場合も、全ての窪みの底面積が同一であれば、窪み内に略同量のはんだ粉末が保持され、各窪み内のはんだ粉末の溶融によりワークの電極上に形成されるはんだバンプも略同一径となる。この態様では、はんだボールを形成するための上記工程ＥおよびＦを省略できるため、はんだバンプ形成用シートの製造コストはさらに低くなる。 In addition, with the solder powder attached to the bottom of the sheet recess (that is, without forming the solder balls by heating and cooling the sheet), the sheet is placed on the work electrode to which the flux has been applied in advance, It can be used as a sheet for forming solder bumps. Also in this case, if the bottom areas of all the depressions are the same, substantially the same amount of solder powder is held in the depressions, and the solder bumps formed on the workpiece electrodes by melting the solder powder in each depression are also substantially the same. Same diameter. In this aspect, since the steps E and F for forming the solder balls can be omitted, the manufacturing cost of the solder bump forming sheet is further reduced.
シートの窪みは全て同一の底面積とする必要はない。逆に、窪みの底面積を変化させることによって、同一シート内で異なる径のはんだバンプを形成できるはんだバンプ形成用シートが容易に実現できることは、本発明の特筆すべき利点の１つである。 It is not necessary for all the depressions of the sheet to have the same bottom area. Conversely, it is one of the notable advantages of the present invention that a solder bump forming sheet that can form solder bumps of different diameters within the same sheet can be easily realized by changing the bottom area of the recess.
ワークによっては、一部の電極の径を他の電極より小さくするか、または大きくする必要がある。接続の確実性を確保するためはんだバンプの高さを同一にしようとすると、小径の電極上に供給するはんだ量を少なくしなければならない。本発明では、はんだバンプ形成用シートの窪みのうち、小径の電極に対応する窪みの底面積を小さくすることにより、小径の電極上に供給するはんだ量を少なくすることができ、上記の要求に応えられる。他の電極より径の大きい電極がある場合も、同様にその電極に対応する窪みの底面積を大きくすることにより、電極上に供給するはんだ量を増やすことができる。従って、本発明は、同一ワーク内で電極径が異なる高精細電極パターンのワークに対しても、同じ高さのはんだバンプを形成するように容易に対応可能である。従来のはんだボール搭載法やソルダペースト法では、この対応は極めて困難である。 Depending on the work, it is necessary to make the diameter of some electrodes smaller or larger than other electrodes. In order to ensure the connection reliability, if the solder bumps are made to have the same height, the amount of solder supplied on the small-diameter electrode must be reduced. In the present invention, by reducing the bottom area of the depression corresponding to the small-diameter electrode among the depressions of the solder bump forming sheet, the amount of solder supplied onto the small-diameter electrode can be reduced. I can respond. When there is an electrode having a diameter larger than that of the other electrode, the amount of solder supplied onto the electrode can be increased by increasing the bottom area of the recess corresponding to the electrode. Therefore, the present invention can easily cope with the formation of solder bumps having the same height even on workpieces having high-definition electrode patterns having different electrode diameters within the same workpiece. This is extremely difficult with the conventional solder ball mounting method and solder paste method.
さらに、転がって四散するはんだボールではなく、転がらないはんだ粉末をシートの窪みに充填し、場合により、さらにシートの加熱と冷却により窪み内にはんだボールを形成する。そのため、窪み内に必ずはんだボール又ははんだ粉末が存在する、装填率１００％のはんだバンプ形成用シートを確実に製造することができる。 Furthermore, instead of the solder balls that roll and scatter, solder powder that does not roll is filled into the depressions of the sheet, and in some cases, the solder balls are formed in the depressions by heating and cooling the sheet. Therefore, a solder bump forming sheet with a loading rate of 100% in which solder balls or solder powder always exist in the recesses can be reliably manufactured.
また、各窪みの内部では、はんだボールは固化したフラックスにより、はんだ粉末はそれを被覆する熱可塑性樹脂層またはフラックスにより、しっかり保持されている。そのため、はんだバンプ形成用シートの取扱いや搬送中にシートからはんだボール又ははんだ粉末が脱落することが防止される。また、窪み内のはんだ粉末の酸化が被覆により防止される。 In each recess, the solder balls are firmly held by the solidified flux, and the solder powder is firmly held by the thermoplastic resin layer or flux covering the solder balls. Therefore, it is possible to prevent the solder balls or the solder powder from dropping off from the sheet during the handling and conveyance of the solder bump forming sheet. Moreover, the oxidation of the solder powder in the recess is prevented by the coating.
窪み内のはんだボールまたははんだ粉末をフラックスで被覆した場合、このフラックスがはんだバンプ形成中にその機能を発揮するため、はんだバンプを形成するワークの電極にフラックスを塗布しなくても、電極上にボイドのない良好なはんだバンプを形成することができる。窪み内のはんだ粉末を被覆する材料がフラックス機能を有する熱可塑性樹脂層である場合も、同様である。 When the solder balls or solder powder in the recesses are coated with a flux, this flux performs its function during the formation of the solder bumps. Therefore, even if the flux is not applied to the electrodes of the work that forms the solder bumps, Good solder bumps without voids can be formed. The same applies when the material covering the solder powder in the recess is a thermoplastic resin layer having a flux function.
従って、本発明により、ワークの全ての電極に高さの揃った良好なはんだバンプを確実に形成できる、信頼性に優れたはんだバンプ形成用シートを、低コストで製造することが可能となる。 Therefore, according to the present invention, a highly reliable solder bump forming sheet capable of reliably forming good solder bumps having a uniform height on all the electrodes of the workpiece can be manufactured at low cost.
本発明によれば、底面が粘着剤から構成された窪みを片面の所定位置に有するシートの各窪み内に、底面の粘着剤の付着力によりはんだ粉末を保持する。その後、場合によりシートの加熱と冷却によりはんだ粉末をはんだボールに変える。シートに形成する窪みの位置は、ワークの電極と同一位置とすることができる。 According to the present invention, the solder powder is held by the adhesive force of the adhesive on the bottom surface in each of the recesses of the sheet having a recess having a bottom surface made of the adhesive at a predetermined position on one side. Thereafter, the solder powder is changed to solder balls by heating and cooling the sheet. The position of the recess formed in the sheet can be the same position as the electrode of the workpiece.
粘着剤の面積により、窪み内に保持されるはんだ粉末の量、従って、電極上に形成されるはんだバンプの体積が規定されるので、粘着剤は窪みの底面だけに存在させることが好ましい。 Since the area of the adhesive regulates the amount of solder powder held in the recess, and thus the volume of the solder bump formed on the electrode, the adhesive is preferably present only on the bottom surface of the recess.
底面が粘着剤から構成される窪みを片面に有するシートは、有利には、貫通孔を設けた層と基材シートとの間に膜状粘着剤を挟んだ構造の複層構造のシートから作製される。本発明で使用するのに好適な複層シートについて図１(Ａ)を参照しながら説明する。 A sheet having a depression with a bottom made of an adhesive on one side is advantageously made from a multi-layered sheet with a film-like adhesive sandwiched between a layer with a through-hole and a base sheet Is done. A multilayer sheet suitable for use in the present invention will be described with reference to FIG.
ワークの電極位置に合わせて多数の窪み５を有する複層シート１は、耐熱性基材シート２、膜状粘着剤３、および貫通孔を有するレジスト層４の３層から構成されている。膜状粘着剤３の粘着力を利用して、耐熱性基材シート２の上に膜状粘着剤３を貼り付け、その上にレジスト層４を貼り付ける。こうして複層シートを形成すると、レジスト層４の貫通孔は窪み５となり、その底面は粘着剤３により形成される。窪み５となるレジスト層４の貫通孔は、ワークの電極位置に対応する所定位置に形成する。
The
耐熱性基材シート２は、はんだ粉末の溶融温度で炭化や変形を生じない耐熱性を有し、かつ溶融はんだが接合しない材料から構成する。好適な耐熱性基材の材料は、ステンレス、チタン、アルミニウム等の金属、ならびに耐熱性樹脂、セラミック等の非金属である。耐熱性基材シート２の厚さは特に限定されるものではないが、ワークへの搭載、搬送、ハンドリング等を考慮すると、１００〜３００μｍ（０.１〜０.３ｍｍ）が適している。 The heat-resistant substrate sheet 2 is made of a material that has heat resistance that does not cause carbonization or deformation at the melting temperature of the solder powder and that does not join the molten solder. Suitable heat-resistant substrate materials are metals such as stainless steel, titanium and aluminum, and non-metals such as heat-resistant resins and ceramics. The thickness of the heat-resistant substrate sheet 2 is not particularly limited, but 100 to 300 μm (0.1 to 0.3 mm) is suitable in consideration of mounting on a workpiece, conveyance, handling, and the like.
膜状粘着剤３は、窪み内の底部のはんだ粉末を粘着保持する。粘着剤としては、付着したはんだ粉末が容易に脱落しない程度のタック力を有するものであれば如何なる粘着剤でも使用可能である。好適な粘着剤としては、アクリル系、シリコーン系、ゴム系のものがある。膜状粘着剤３の厚さは５〜１０μｍが適当である。１０μｍを超えると、はんだ粉末を溶融させるときやはんだバンプ形成時に邪魔となることがる。 The film-like pressure-sensitive adhesive 3 holds and holds the solder powder at the bottom in the recess. As the pressure-sensitive adhesive, any pressure-sensitive adhesive can be used as long as it has a tack force such that the attached solder powder does not easily fall off. Suitable adhesives include acrylic, silicone and rubber types. The thickness of the film-like pressure-sensitive adhesive 3 is suitably 5 to 10 μm. If it exceeds 10 μm, it may become an obstacle when melting the solder powder or forming solder bumps.
窪みを形成するレジスト層４は、はんだに濡れないソルダレジストの層であって、感光性と耐熱性を併せ持つ材料から形成することが好ましい。レジスト材料は、ドライフィルムまたは液状レジストの形で使用することができる。 The resist layer 4 that forms the depression is a solder resist layer that does not wet the solder, and is preferably formed of a material that has both photosensitivity and heat resistance. The resist material can be used in the form of a dry film or a liquid resist.
レジスト層４の厚さは、窪み内のはんだ粉末を溶融してはんだボールを形成する第１の態様では、形成されるはんだボールの直径より小さくなるように設定することが好ましい。より好ましくは、形成されるはんだボールがレジスト層４から１０μｍ以上、最も好ましくは２０μｍ以上の高さで突出するような厚みとする。 The thickness of the resist layer 4 is preferably set to be smaller than the diameter of the solder ball to be formed in the first aspect in which the solder powder is melted to form the solder ball. More preferably, the thickness is such that the solder ball to be formed protrudes from the resist layer 4 at a height of 10 μm or more, most preferably 20 μm or more.
窪み内のはんだ粉末を底面の粘着剤で付着保持したままはんだバンプ形成用シートとして使用する第２の態様では、レジスト層４は、付着するはんだ粉末の最大粒径より小さな厚みとすることが好ましい。それにより、シートの窪みをワークの電極と対向させて加熱圧着した時にはんだ粉末が電極と確実に接触することができる。より好ましくは、レジスト層４の厚みははんだ粉末の最大粒径より５μｍ以上小さくする。それより厚みが大きくなると、接触が不確実になることがある。 In the second aspect in which the solder powder in the recess is used as a sheet for forming solder bumps while being adhered and held with the adhesive on the bottom surface, the resist layer 4 is preferably made to have a thickness smaller than the maximum particle size of the adhered solder powder. . Thereby, the solder powder can reliably come into contact with the electrode when the depression of the sheet is opposed to the electrode of the workpiece and heat-pressed. More preferably, the thickness of the resist layer 4 is 5 μm or more smaller than the maximum particle size of the solder powder. If the thickness is larger than that, contact may be uncertain.
レジスト層４の貫通孔は、従来から公知の各種の方法で形成することができる。例えば、所定箇所を露光して現像するフォトリソグラフィー法が利用できる。この方法では、複層シート１を形成した後に、最上層のレジスト層４だけに、それを貫通する深さの孔を形成することができる。別の方法として、パンチング、ドリル加工、レーザ加工等も利用できる。これらの方法を利用する場合には、レジスト層４が感光性である必要はない。これらの方法、特にパンチングおよびドリル加工では、レジスト層４を膜状粘着剤３に貼り合わせる前に予めレジスト層４に貫通孔を形成しておく。貫通孔の形成には２以上の方法を組み合わせて利用することも可能である。
The through hole of the resist layer 4 can be formed by various conventionally known methods. For example, a photolithography method in which a predetermined portion is exposed and developed can be used. In this method, after the
前述したように、シート内の窪みの底面積により窪み内に付着保持されるはんだ粉末の量が決まる。従って、窪みの底面積は、ワークの電極上に供給すべきはんだ量に応じて設定する。ワークの電極径が全て同じである場合には窪みの底面積を全て同一にすることが好ましい。一方、ワークが異なる径の電極を有する高精細電極パターンを有する場合には、その電極パターンの電極径に応じてシートの窪みの底面積を変化させることができる。 As described above, the amount of solder powder adhered and held in the depression is determined by the bottom area of the depression in the sheet. Accordingly, the bottom area of the recess is set according to the amount of solder to be supplied onto the workpiece electrode. When the electrode diameters of the workpieces are all the same, it is preferable that the bottom areas of the recesses are all the same. On the other hand, when the workpiece has a high-definition electrode pattern having electrodes having different diameters, the bottom area of the sheet depression can be changed according to the electrode diameter of the electrode pattern.
本発明で使用するはんだ粉末は、アトマイズ法、回転円板法、油中攪拌法等で得られたものを適宜分級したものでよい。粉末の混合状態が一様であれば、粒度分布を極めて狭くする必要はないが、粒度分布が広すぎると、形成されたはんだボールの粒径のバラツキが大きくなる可能性がある。 The solder powder used in the present invention may be obtained by appropriately classifying those obtained by an atomizing method, a rotating disk method, an in-oil stirring method, or the like. If the mixed state of the powder is uniform, it is not necessary to make the particle size distribution very narrow, but if the particle size distribution is too wide, there is a possibility that the variation in the particle size of the formed solder balls will increase.
はんだ粉末の粒径は、窪み底面に付着するはんだ粉末の個数が多いほど、付着量のバラツキが少なくなるため、粒径の小さいはんだ粉末の方が好ましい。図中では、はんだ粉末を単純化して球形粉末として示しているが、球形粉末である必要はなく、不規則形状の粉末であってもよい。 The larger the number of solder powders that adheres to the bottom of the dent, the smaller the variation in the amount of solder powder, so that the solder powder having a smaller particle diameter is preferred. In the drawing, the solder powder is simplified and shown as a spherical powder, but it is not necessary to be a spherical powder, and may be an irregularly shaped powder.
はんだ粉末の種類は特に制限されない。鉛を含有するはんだ合金の粉末でも、鉛フリーはんだ合金の粉末でもよい。
次に本発明のはんだバンプ形成用シートの製造方法の１態様について、図面を参照しながら説明する。The kind of solder powder is not particularly limited. It may be a solder alloy powder containing lead or a lead-free solder alloy powder.
Next, one aspect of the method for producing a solder bump forming sheet of the present invention will be described with reference to the drawings.
Ａ．シートの準備
前述のように、シート１は、耐熱性基材シート２の片面に膜状粘着剤３を介してレジスト層４が貼り付けられた複層シートからなる。レジスト層４は、はんだバンプを形成すべきワークの電極に対応する所定の位置に所定の直径または大きさの多数の貫通孔を有し、これらの貫通孔が複層シート１の窪み５を形成する。この窪み５の底面には粘着剤３が露出しているので、窪みの底面は粘着剤から構成される。貫通孔（窪み５）の形状は、普通は円柱状であるが、角柱状（例、四角柱、六角柱等）などの他の形状でもよい。窪み５の側面はテーパーがついていてもよい。A. Preparation of Sheet As described above, the
シート１の窪み５の底面積により、窪み内に付着保持されるはんだ粉末の量、従って、このはんだ粉末から形成されるはんだボールの直径、が決まる。シート１の窪み５（従って、レジスト層４の貫通孔）の直径（より正確には底面の面積）は、ワークの電極に応じて、全て同一であってもよく、或いは変化させてもよい。窪み５のピッチはワークの電極ピッチに一致させる。窪みの直径は、例えば、ワークの電極ピッチが１００μｍの場合で６０μｍ前後、２００μｍの場合で１２０μｍ前後とすることができる。
The bottom area of the
Ｂ．はんだ粉末の充填
シート１の窪み５が形成された面を上側にして、シート最上層のレジスト層４の上に多めのはんだ粉末６を載置し、はんだ粉末６をスキージ７で矢印方向に掻いて、はんだ粉末６を窪み５内に充填する。はんだ粉末は転がらないので、このようにして全ての窪みにはんだ粉末を容易に充填することできる。スキージの代わりにブラシを使用することもできる。窪み５内に充填されたはんだ粉末は、その最下部の粘着剤３に接しているものだけが粘着剤に付着して保持される。必要によりシートを揺動させて、窪みの底面全体に確実にはんだ粉末を付着させる。B. Filling with solder powder With the surface of the
Ｃ．余剰はんだ粉末の除去
はんだ粉末６が全ての窪み５に充填されたシート１を反転させて、窪み５内で粘着剤３に付着していない余剰のはんだ粉末と、シート１の表面に残留するはんだ粉末を除去する。この余剰はんだ粉末の除去は、反転させたシート１を軽く叩くだけで行うことができる。C. Removal of excess solder powder The
別の方法として、シートを反転させ、もしくは反転させずに、圧縮空気などを吹きつけて、付着していないはんだ粉末を吹き飛ばすことによりはんだ粉末を除去することができる。或いは、窪み内をブラシで掃くことにより余剰のはんだ粉末を除去することもできる。 As another method, the solder powder can be removed by blowing the compressed air or the like and blowing away the solder powder that is not attached by inverting or not inverting the sheet. Alternatively, excess solder powder can be removed by sweeping the inside of the recess with a brush.
この工程で除去されたはんだ粉末や、工程Ｂにおいて充填されなかった余剰のはんだ粉末は、工程Ｂに再利用することができる。
Ｄ．はんだ粉末の被覆
窪み５やシート表面から余剰のはんだ粉末を除去した後、窪み内のはんだ粉末６を被覆する。被覆材料は、シートの加熱と冷却により窪み内のはんだ粉末を溶融させてはんだボールにする第１の態様ではフラックスを使用し、はんだボールを形成せずにはんだ粉末のままではんだバンプ形成用シートとして使用する第２の態様では、熱可塑性樹脂層またはフラックスとすることが好ましい。Solder powder removed in this step and excess solder powder not filled in step B can be reused in step B.
D. Coating of Solder Powder After removing excess solder powder from the
第１の態様におけるはんだ粉末のフラックスによる被覆は、加熱スプレーフラクサー８により窪み５内のはんだ粉末６にフラックス９を塗布することにより行うことができる。使用するフラックスは電子部品のはんだ付けに使用可能なものから選択すればよく、水溶性フラックスとロジン系フラックスのいずれも使用できる。図示のように、フラックス９は窪み５内だけでなく、シート１の上面（レジスト層４の表面）の全面に塗布してもかまわないので、塗布は容易である。
The coating of the solder powder with the flux in the first embodiment can be performed by applying the
第２の態様における熱可塑性樹脂層またはフラックスによるはんだ粉末の被覆は、はんだ粉末の脱落防止に加えて、はんだ粉末の酸化防止にも役立つ。熱可塑性樹脂層は、フラックス機能を有するものであることが好ましい。熱可塑性樹脂層は、表面が常温でタックフリーの乾いた皮膜であると、取扱いと性能上、都合がよい。 The coating of the solder powder with the thermoplastic resin layer or the flux in the second embodiment is useful for preventing the solder powder from being oxidized in addition to preventing the solder powder from falling off. The thermoplastic resin layer preferably has a flux function. If the surface of the thermoplastic resin layer is a dry film that is tack-free at room temperature, it is convenient in terms of handling and performance.
好ましい熱可塑性樹脂層は、水溶性の熱可塑性樹脂とヒドロキシル基またはエーテル基を含有する有機化合物とを主成分とするものである。この種の有機化合物はフラックスとして作用するので、この樹脂層はフラックス機能を果たすことができる。ヒドロキシル基又はエーテル基含有有機化合物に代えて、または加えて、他の１種または２種以上の水溶性有機化合物を使用することもできる。 A preferred thermoplastic resin layer is mainly composed of a water-soluble thermoplastic resin and an organic compound containing a hydroxyl group or an ether group. Since this type of organic compound acts as a flux, the resin layer can perform a flux function. Instead of or in addition to the hydroxyl group- or ether group-containing organic compound, other one or more water-soluble organic compounds can also be used.
水溶性樹脂としては、例えば、ポリエチレングリコールおよびその誘導体、ポリビニルブチラール誘導体などが例示される。
ヒドロキシル基またはエーテル基含有有機化合物としては、グリコール酸、ジグリコール酸などのカルボキシル基を含有する化合物、トリエタノールアミン、モノエタノールアミンなどのヒドロキシ含有アミン、ならびにエチレングリコール、プロピレングリコールなどのグリコール、グリセリン、トリメチロールプロパンなどの多価アルコールが挙げられる。多価アルコールについては、一部の水酸基を有機酸でエステル化したものであってもよい。Examples of the water-soluble resin include polyethylene glycol and derivatives thereof, and polyvinyl butyral derivatives.
Examples of hydroxyl group or ether group-containing organic compounds include compounds containing carboxyl groups such as glycolic acid and diglycolic acid, hydroxy-containing amines such as triethanolamine and monoethanolamine, and glycols such as ethylene glycol and propylene glycol, and glycerin. And polyhydric alcohols such as trimethylolpropane. The polyhydric alcohol may be one obtained by esterifying some hydroxyl groups with an organic acid.
水溶性樹脂とヒドロキシル基またはエーテル基含有有機化合物との割合は、皮膜が形成できる限り特に限定されないが、通常は水溶性樹脂１００質量部に対してヒドロキシル基含有有機化合物０.１〜１０質量部の範囲である。 The ratio of the water-soluble resin and the hydroxyl group or ether group-containing organic compound is not particularly limited as long as a film can be formed, but usually 0.1 to 10 parts by mass of the hydroxyl group-containing organic compound with respect to 100 parts by mass of the water-soluble resin. Range.
熱可塑性樹脂層によるはんだ粉末の被覆は、はんだ粉末に樹脂液（例、水溶液または有機溶媒溶液）をスプレー等の適当な塗布手段により塗布し、必要に応じて加熱して塗膜を乾燥させることにより行うことができる。或いは、予め形成した樹脂層（樹脂フィルム）を全ての窪みを覆うようにシートに被覆することにより窪み内のはんだ粉末を被覆することもできる。樹脂層の厚みは０.１〜１０μｍの範囲内とすることが好ましい。 To coat the solder powder with the thermoplastic resin layer, apply a resin liquid (eg, aqueous solution or organic solvent solution) to the solder powder by an appropriate application means such as spraying, and heat the coating as necessary to dry the coating film. Can be performed. Or it can also coat | cover the solder powder in a hollow by coat | covering the sheet | seat so that all the hollows may be covered with the resin layer (resin film) formed previously. The thickness of the resin layer is preferably in the range of 0.1 to 10 μm.
第２の態様においてはんだ粉末をフラックスで被覆する場合、フラックスによる被覆は第１の態様について述べたのと同様に行うことができる。フラックスで窪み内のはんだ粉末を被覆した後、はんだ粉末が溶融しない温度に加熱して、フラックス中の揮発性物質を除去し、そのタック性を低減させてもよい。 When the solder powder is coated with the flux in the second embodiment, the coating with the flux can be performed in the same manner as described in the first embodiment. After coating the solder powder in the recess with the flux, the solder powder may be heated to a temperature at which the solder powder does not melt to remove volatile substances in the flux and reduce its tackiness.
第２の態様では、こうして窪みの底面への付着により窪み内に保持されたはんだ粉末を熱可塑性樹脂層またはフラックスで被覆したシートを、はんだバンプ形成用シートとして使用する。 In the second aspect, a sheet obtained by coating the solder powder held in the depression by the adhesion to the bottom surface of the depression with the thermoplastic resin layer or the flux is used as the solder bump forming sheet.
一方、第１の態様では、窪み内のはんだ粉末を好ましくはフラックスにより被覆した後、さらに下記の工程ＥおよびＦを行って、はんだ粉末をはんだボールに変える。
Ｅ．加熱溶融
窪み５内のはんだ粉末６にフラックス９が塗布されたシート１を、リフロー炉のような加熱装置で加熱して、窪み５内のはんだ粉末６を溶融させる。この溶融時に、各窪み５内に存在する多数のはんだ粉末６は、フラックスにより個々のはんだ粉末の表面に生じていた酸化物や汚れが除去され、清浄な表面となるため、合一して、１つの溶融はんだ塊１０となる。この溶融はんだ塊１０は自らの表面張力で球状となる。On the other hand, in the first aspect, after the solder powder in the recess is preferably coated with a flux, the following steps E and F are further performed to change the solder powder into solder balls.
E. Heating and melting The
フラックス９は加熱中に流動性が高まるので、シート表面に存在するフラックスも窪み５の底部にたまるようになる。また、加熱中にフラックス中の溶剤成分は蒸発する。
Ｆ．冷却
窪み５内に球状化した溶融はんだ塊１０を有するシート１を、適当な冷却装置で冷却する。球状の溶融はんだ塊は窪み５内で固化して、はんだボール１１となる。このとき同時に、窪み内にたまった、溶剤が蒸発してしまったフラックス９も固化する。形成されたはんだボールの直径は、工程Ｃで粘着剤３に付着して窪み５の底部に残留するはんだ粉末の量、即ち、窪み５の底面積により決まる。Since the
F. Cooling The
各窪み５の内部において、形成されたはんだボール１１は、窪み５の底面に存在する膜状粘着剤３により保持されるが、膜状粘着剤が工程Ｅでの加熱中に劣化して粘着性を失った場合でも、固化したフラックス９がはんだボール１１を強固に保持するようになる。こうして、各窪み５の内部にはんだボール１１が保持されている、はんだバンプ形成用シートができ上がる。
Inside each
本発明のはんだバンプ形成用シートは、窪みに保持されているのがはんだボールとはんだ粉末のいずれであっても、従来のはんだボール配置シートと同様に、窪みがワークの電極に対向するようにシートをワーク上に配置し、加熱して窪み内のはんだボール又ははんだ粉末を溶融させることにより、電極上にはんだバンプを形成することができる。 In the solder bump forming sheet of the present invention, whether the solder balls or the solder powders are held in the recesses, the recesses are opposed to the workpiece electrodes as in the conventional solder ball arrangement sheet. Solder bumps can be formed on the electrodes by placing the sheet on the workpiece and heating to melt the solder balls or solder powder in the recesses.
ワークの電極には予めフラックスを塗布してもよいが、窪み内のはんだボール又ははんだ粉末を被覆する材料がフラックスであるか、またはフラックス機能を有する熱可塑性樹脂層である場合には、電極へのフラックス塗布を省略することができる。加熱は、シートに圧力を加えながら行うことが好ましい。好ましい圧力は１電極当たり０.０１〜０.１Ｎの範囲である。形成されたはんだバンプは、窪みに保持されたはんだ粉末の量に応じた径を有する。フラックスまたは熱可塑性樹脂層が水溶性である場合には、最後にワークを水洗して残存するフラックスまたは樹脂層を除去する。 Flux may be pre-applied to the electrode of the workpiece, but if the material that covers the solder balls or solder powder in the recess is flux or a thermoplastic resin layer having a flux function, to the electrode Application of the flux can be omitted. Heating is preferably performed while applying pressure to the sheet. A preferred pressure is in the range of 0.01 to 0.1 N per electrode. The formed solder bump has a diameter corresponding to the amount of solder powder held in the recess. When the flux or the thermoplastic resin layer is water-soluble, the workpiece is finally washed with water to remove the remaining flux or resin layer.
本例は、図１(Ａ)〜(Ｆ)の工程により、各窪み内にはんだボールが保持された第１の態様によるはんだバンプ形成用シートの製造を例示する。このはんだバンプ形成用シートによりはんだバンプを形成するワークは、３６００個の電極を２００μｍ（０.２ｍｍ）ピッチで有するものであった。 This example illustrates the production of a solder bump forming sheet according to the first embodiment in which solder balls are held in the respective depressions by the steps of FIGS. The work for forming solder bumps from this solder bump forming sheet has 3600 electrodes at a pitch of 200 μm (0.2 mm).
耐熱性基材シートとなる２００μｍ厚みのステンレス鋼シートの片面に、アクリル系膜状粘着剤（１０μｍ厚）を貼り付け、さらにその上に厚み２５μｍのドライフィルム状のソルダレジスト（日立化成工業社製Raytec SR-FZ）をラミネートして、下から基材、粘着剤、レジスト層の３層からなるＡ４サイズの複層シートを準備した。 Acrylic film adhesive (10 μm thick) is attached to one side of a 200 μm thick stainless steel sheet to be a heat-resistant substrate sheet, and further a dry film solder resist with a thickness of 25 μm (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) Raytec SR-FZ) was laminated to prepare an A4 size multi-layer sheet consisting of a base material, an adhesive, and a resist layer from the bottom.
形成された複層シートの最上層のレジスト層に、レジスト層を完全に貫通する深さの直径１２０μｍの窪みを、マスクを介した露光と現像を含むリソグラフィー法により、ワークの電極ピッチに合わせて、１ワークに対して２００μｍピッチで３６００個形成することにより、多数個ワーク用の窪みを備えた複層シートを得た。形成された各窪みの底面には粘着剤が露出していた。 In the uppermost resist layer of the formed multilayer sheet, a recess having a diameter of 120 μm that completely penetrates the resist layer is adjusted to the electrode pitch of the workpiece by lithography using mask exposure and development. By forming 3600 pieces with a pitch of 200 μm for one work, a multilayer sheet provided with depressions for many works was obtained. The adhesive was exposed on the bottom surface of each formed depression.
次いで、複層シートのレジスト層の表面に粒径２５〜３６μｍのはんだ粉末（Ｓｎ−３Ａｇ−０.５Ｃｕ、融点２１７℃）を置き、スキージで掻き均して、全ての窪みにはんだ粉末を充填した。その後、圧縮空気をシートに吹き付けることにより、窪み内やシート表面に残る、粘着剤に付着していない余剰のはんだ粉末を全てシートから除去した。 Next, a solder powder (Sn-3Ag-0.5Cu, melting point 217 ° C.) having a particle size of 25 to 36 μm is placed on the surface of the resist layer of the multilayer sheet, and is squeezed with a squeegee to fill all depressions with the solder powder. did. Thereafter, by blowing compressed air onto the sheet, all of the excess solder powder remaining in the depression and on the sheet surface and not attached to the adhesive was removed from the sheet.
次に、シート表面に水溶性フラックスをスプレーフラクサーにより塗布し、窪み内のはんだ粉末をフラックスで被覆した。このシートを次いで窒素雰囲気のリフロー炉で、はんだ粉末が溶融する温度に加熱した。リフロー炉内での加熱により、各窪み内では溶融したはんだ粉末が合一して、１個の球状の溶融はんだ塊となった。その後、リフロー炉に付設されている冷却装置でシートを室温まで冷却して、はんだ塊を固化すると、全ての窪みの内部に、直径６０±３μｍのはんだボールが存在するはんだバンプ形成用シートが得られた。 Next, a water-soluble flux was applied to the sheet surface with a spray fluxer, and the solder powder in the recess was covered with the flux. This sheet was then heated in a nitrogen atmosphere reflow oven to a temperature at which the solder powder melted. Due to the heating in the reflow furnace, the molten solder powders were united in each recess to form one spherical molten solder lump. Then, when the sheet is cooled to room temperature with a cooling device attached to the reflow furnace and the solder lump is solidified, a solder bump forming sheet is obtained in which solder balls having a diameter of 60 ± 3 μm are present inside all the depressions. It was.
このはんだボールは、レジスト表面から約３５μｍ突出しており、シートをワーク表面に載置した時に、窪み内のはんだボールがワークの電極と接するのに充分な突出状態であった。また、各窪み内のはんだボールは、窪み内で固化したフラックスにより強固に保持されており、シートを上下に反転させても、はんだボールが窪みから脱落することはなかった。 This solder ball protruded from the resist surface by about 35 μm, and when the sheet was placed on the workpiece surface, the solder ball was in a protruding state sufficient for the solder ball in the recess to contact the workpiece electrode. Further, the solder balls in each recess were firmly held by the flux solidified in the recess, and the solder balls did not fall out of the recess even when the sheet was turned upside down.
得られたはんだバンプ形成用シートから１ワーク分のシートを切り出し、シートのはんだボールがワークの電極と対向するようにワーク上に載置し、シートに１００ニュートンの圧力をかけながら、設定温度２３０℃で３０秒間加熱圧着したところ、ワークの３６００個の電極の全てに良好なはんだバンプが形成された。このとき、ワークの電極にはフラックスを塗布しなかったが、窪み内ではんだボールを保持していたフラックスが溶け出して電極を清浄にし、きれいなはんだ付けが行えた。はんだバンプの接合部をＸ線透過により検査したところ、ボイドは観察されなかった。 A sheet for one workpiece is cut out from the obtained solder bump forming sheet, placed on the workpiece so that the solder balls of the sheet face the workpiece electrode, and a set temperature of 230 is applied while applying a pressure of 100 Newton to the sheet. When thermocompression bonding was carried out at 30 ° C. for 30 seconds, good solder bumps were formed on all 3600 electrodes of the workpiece. At this time, no flux was applied to the workpiece electrode, but the flux holding the solder balls in the recess melted out, and the electrode was cleaned and clean soldering was possible. When the joint part of the solder bump was examined by X-ray transmission, no void was observed.
本例は、図１(Ａ)〜(Ｄ)の工程により、各窪み内にはんだ粉末を付着保持した第２の態様によるはんだバンプ形成用シートの製造を例示する。このはんだバンプ形成用シートによりはんだバンプを形成するワークは、３６００個の電極を２００μｍ（０.２ｍｍ）ピッチで有するものであった。 This example illustrates the production of a solder bump forming sheet according to the second embodiment in which solder powder is adhered and held in each recess by the steps of FIGS. 1 (A) to 1 (D). The work for forming solder bumps from this solder bump forming sheet has 3600 electrodes at a pitch of 200 μm (0.2 mm).
実施例１に記載したのと同様にして、基材、粘着剤、レジスト層の３層からなるＡ４サイズの複層シートに、直径１２０μｍの窪みを、ワークの電極ピッチに合わせて、１ワークに対して２００μｍピッチで３６００個形成した、多数個ワーク用の窪みを備えた複層シートを得た。 In the same manner as described in Example 1, a recess having a diameter of 120 μm is formed on one workpiece in accordance with the electrode pitch of the workpiece on an A4 size multilayer sheet composed of a base material, an adhesive, and a resist layer. On the other hand, 3600 sheets were formed at a pitch of 200 μm, and a multilayer sheet provided with a number of depressions for workpieces was obtained.
次いで、シートのレジスト層の表面に粒径２５〜３６μｍのはんだ粉末（Ｓｎ−３Ａｇ−０.５Ｃｕ、融点２１７℃）を置き、スキージで掻き均して、全ての窪みにはんだ粉末を充填した。その後、窪み内に付着しなかった余剰のはんだ粉末をブラシで掃き出して除去した。 Next, a solder powder (Sn-3Ag-0.5Cu, melting point 217 ° C.) having a particle size of 25 to 36 μm was placed on the surface of the resist layer of the sheet, and was squeezed with a squeegee to fill all the depressions with the solder powder. Then, the excess solder powder which did not adhere in the hollow was swept away with a brush and removed.
次に、シートの表面に、ポリエチレングリコール系の水溶性熱可塑性樹脂およびグリコール酸（樹脂１００質量部に対して５質量部の量）を主成分とする水性の被覆組成物をスプレー塗布して厚み約５μｍの皮膜を形成することにより、窪み内のはんだ粉末を樹脂層で被覆した。乾燥後の皮膜表面はタックフリーでべとつきがなく、取扱いが容易であった。こうして、シートの全ての窪み内にはんだ粉末を付着保持したはんだバンプ形成用シートが得られた。 Next, the surface of the sheet is spray-coated with an aqueous coating composition mainly composed of a polyethylene glycol-based water-soluble thermoplastic resin and glycolic acid (5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin). By forming a film of about 5 μm, the solder powder in the depression was covered with a resin layer. The surface of the film after drying was tack-free, non-sticky and easy to handle. Thus, a solder bump forming sheet in which solder powder was adhered and held in all the depressions of the sheet was obtained.
得られたはんだバンプ形成用シートから１ワーク分のシートを切り出し、シートのはんだボールがワークの電極と対向するようにワーク上に載置し、シートに１００ニュートンの圧力をかけながら、設定温度２３０℃で３０秒間加熱圧着したところ、ワークの３６００個の電極の全てに良好なはんだバンプが形成された。このとき、ワークの電極にはフラックスを塗布しなかったが、窪み内ではんだ粉末を保持していた樹脂層が示すフラックス機能により、きれいなはんだ付けが行えた。はんだバンプの接合部をＸ線透過により検査したところ、ボイドは観察されなかった。 A sheet for one workpiece is cut out from the obtained solder bump forming sheet, placed on the workpiece so that the solder balls of the sheet face the workpiece electrode, and a set temperature of 230 is applied while applying a pressure of 100 Newton to the sheet. When thermocompression bonding was carried out at 30 ° C. for 30 seconds, good solder bumps were formed on all 3600 electrodes of the workpiece. At this time, no flux was applied to the electrode of the workpiece, but clean soldering could be performed by the flux function exhibited by the resin layer holding the solder powder in the recess. When the joint part of the solder bump was examined by X-ray transmission, no void was observed.
本発明の方法は、直径３００μｍ以下の微小はんだボール、又はそれに相当する量のはんだ粉末を各窪み内に保持したはんだバンプ形成用シートの製造に適しているが、より大直径のはんだボール又はそれに相当する量のはんだ粉末を各窪み内に保持したはんだバンプ形成用シートを製造することも可能である。また、同一シート内に保持されたはんだボールの直径またははんだ粉末の量を窪みごとに変化させることが容易に実現しうる。 The method of the present invention is suitable for manufacturing a fine solder ball having a diameter of 300 μm or less, or a sheet for forming a solder bump in which a corresponding amount of solder powder is held in each recess. It is also possible to manufacture a solder bump forming sheet in which a corresponding amount of solder powder is held in each recess. Further, it is possible to easily change the diameter of the solder balls or the amount of solder powder held in the same sheet for each depression.
本発明のはんだバンプ形成用シートの用途は、ＢＧＡ、ＣＳＰのような表面実装部品の電極へのはんだバンプ形成に限られるものではない。例えば、所定位置へのはんだボールの搭載又ははんだバンプの形成が行われる他の用途にも適用可能である。 The use of the solder bump forming sheet of the present invention is not limited to the formation of solder bumps on the electrodes of surface mount components such as BGA and CSP. For example, the present invention can be applied to other uses in which solder balls are mounted at predetermined positions or solder bumps are formed.
Claims (9)
Ａ.片面に、底面が粘着剤から構成された多数の窪みを所定位置に有するシートを準備し；
Ｂ.シートの各窪みにはんだ粉末を充填して、窪み底面の粘着剤によりはんだ粉末を付着保持し；
Ｃ.粘着剤で保持されていないはんだ粉末をシートから除去し、そして
Ｄ.シートの窪み内のはんだ粉末を被覆する。A method for producing a sheet for forming solder bumps in which a solder ball or solder powder is held at a predetermined position, including the following steps:
A. preparing a sheet having a number of depressions in a predetermined position on one side and having a bottom made of an adhesive;
B. Fill each recess of the sheet with solder powder, and adhere and hold the solder powder with the adhesive on the bottom of the recess;
C. Remove the solder powder not held by the adhesive from the sheet and D. Cover the solder powder in the depressions of the sheet.
Ａ.片面に、底面が粘着剤から構成された多数の窪みを所定位置に有するシートを準備し；
Ｂ.シートの各窪みにはんだ粉末を充填して、窪み底面の粘着剤によりはんだ粉末を付着保持し；
Ｃ.粘着剤で保持されていないはんだ粉末をシートから除去し、
Ｄ.シートの窪み内のはんだ粉末をフラックスで被覆し、
Ｅ.シートを加熱して、各窪み内においてはんだ粉末を溶融させ、溶融はんだを表面張力により１個の球状体とし；そして
Ｆ.シートを冷却して、球状化した溶融はんだを固化させてはんだボールを形成すると同時に、固化したフラックスで該はんだボールを窪み内に保持する。A method for producing a sheet for forming solder bumps in which a solder ball is held at a predetermined position, including the following steps:
A. preparing a sheet having a number of depressions in a predetermined position on one side and having a bottom made of an adhesive;
B. Fill each recess of the sheet with solder powder, and adhere and hold the solder powder with the adhesive on the bottom of the recess;
C. Remove the solder powder not held by the adhesive from the sheet,
D. Cover the solder powder in the recess of the sheet with flux,
E. Heating the sheet to melt the solder powder in each recess, turning the molten solder into one spherical body by surface tension; and F. Cooling the sheet to solidify the spheroidized molten solder and soldering Simultaneously with the formation of the ball, the solder ball is held in the recess by the solidified flux.
Ａ.片面に、底面が粘着剤から構成された多数の窪みを所定位置に有するシートを準備し；
Ｂ.シートの各窪みにはんだ粉末を充填して、窪み底面の粘着剤によりはんだ粉末を付着保持し；
Ｃ.粘着剤で保持されていないはんだ粉末をシートから除去し、そして
Ｄ.シートの窪み内のはんだ粉末を、熱可塑性樹脂層およびフラックスよりなる群から選ばれた少なくとも１種の材料で被覆する。A method for producing a sheet for forming solder bumps in which a solder powder is held at a predetermined position, including the following steps:
A. preparing a sheet having a number of depressions in a predetermined position on one side and having a bottom made of an adhesive;
B. Fill each recess of the sheet with solder powder, and adhere and hold the solder powder with the adhesive on the bottom of the recess;
C. Remove the solder powder not held by the adhesive from the sheet, and D. Cover the solder powder in the depression of the sheet with at least one material selected from the group consisting of a thermoplastic resin layer and a flux. .
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