KR20220122663A - A member for forming solder bumps, a method for manufacturing a member for forming a solder bump, and a method for manufacturing an electrode substrate with solder bumps - Google Patents
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Abstract
복수의 오목부를 갖는 기체와, 오목부 내에 땜납 입자 및 유동화제를 구비하고, 땜납 입자의 평균 입자경이 1~35μm, C.V.값이 20% 이하인, 땜납 범프 형성용 부재.A member for forming solder bumps, comprising: a substrate having a plurality of concave portions; and solder particles and a fluidizing agent in the concave portions, wherein the solder particles have an average particle diameter of 1 to 35 µm and a C.V. value of 20% or less.
Description
본 발명은, 땜납 범프 형성용 부재, 땜납 범프 형성용 부재 제조 방법, 및 땜납 범프 부착 전극 기판의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a member for forming solder bumps, a method for manufacturing a member for forming a solder bump, and a method for manufacturing an electrode substrate with solder bumps.
소정 패턴으로 마련된 복수의 땜납 볼 삽입 구멍을 구비한 마스크와, 상기 삽입 구멍에 수용된 땜납 볼과, 상기 삽입 구멍 내에 땜납 볼을 유지하는 고착제로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 땜납 볼 배치 시트가 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).There is known a solder ball arrangement sheet comprising a mask having a plurality of solder ball insertion holes provided in a predetermined pattern, a solder ball accommodated in the insertion hole, and a fixing agent for holding the solder ball in the insertion hole. (For example, refer patent document 1).
하기 공정을 포함하는, 소정 위치에 땜납 볼 또는 땜납 분말을 유지한, 땜납 범프 형성용 시트의 제조 방법이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).A method for manufacturing a sheet for forming solder bumps is known, which includes the following steps and holds a solder ball or solder powder at a predetermined position (for example, refer to Patent Document 2).
A. 편면에, 바닥면이 점착제로 구성된 다수의 파임을 소정 위치에 갖는 시트를 준비하고; B. 시트의 각 파임에 땜납 분말을 충전하여, 파임 바닥면의 점착제에 의하여 땜납 분말을 부착 유지하고; C. 점착제로 유지되어 있지 않은 땜납 분말을 시트로부터 제거하며, 그리고 D. 시트의 파임 내의 땜납 분말을 피복한다.A. Preparing a sheet having, on one side, a plurality of dimples, the bottom surface of which is composed of an adhesive, at predetermined positions; B. Filling each ditch of the sheet with solder powder, and holding the solder powder with an adhesive on the bottom of the ditch; C. Remove the solder powder not held by the adhesive from the sheet, and D. Cover the solder powder in the ditch of the sheet.
오목홈 내에 배치한 땜납 볼을 점착 롤면에 전사하고, 다시 이 땜납 볼을 전극 상의 점착제로 옮김으로써, 전극 상에 땜납 범프를 형성하는 방법이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 3 참조).There is known a method of forming solder bumps on an electrode by transferring a solder ball disposed in a concave groove to a surface of an adhesive roll, and transferring the solder ball to an adhesive on the electrode (for example, refer to Patent Document 3).
특허문헌 1 및 2에 나타나는 전사 시트 및 제조 방법에서는, 땜납 입자를 유지하기 위한 점착층이 필요하게 되고 있다. 그 때문에, 땜납 융점 이상으로 가열하여 땜납을 용해·합일화하고, 다시 전극 상에 전사할 때의 가열에 의하여, 점착층 성분이 연화·용융·분해되어 협잡물(挾雜物)이 될 수 있다. 협잡물이 땜납과 전극의 사이에 개재됨으로써, 땜납 범프의 안정된 형성이 방해될 우려가 있다. 전극 상에 땜납 범프를 전사한 후, 이들 협잡물을 제거하는 경우, 전극이 형성된 기판 및 반도체 패키지를 세정액에 노출시키게 되어, 공정의 증가, 기체(基體)·반도체 패키지의 결함, 세정 불량에 의한 결함 등이 발생할 우려가 있다.In the transfer sheet and manufacturing method shown in
특허문헌 3에서는, 점착제를 개재하여 땜납 볼(입자)을 전극 상에 배치해 가기 때문에, 점착제 성분이 땜납 볼 표면에 남아, 접합에 결함을 줄 우려가 있다. 또, 점착제의 두께 및 점착제 표면의 요철의 제어는, 땜납 볼의 크기가 100μm 정도에서는 일단 가능하지만, 크기가 50μm, 30μm로 작아짐에 따라 곤란해진다. 그 때문에, 30μm를 하회하는 땜납 볼(입자)을 점착제를 개재하여 전사·이동시키면, 전사율을 높이는 것이 곤란해진다.In
그 외에, 땜납 볼(입자)끼리가 접촉하면서 기재(基材) 표면에 점착제를 개재하여 균일하게 배치되어 있는 전사 시트가 알려져 있다. 이 전사 시트의 땜납 볼면을, 전극이 형성된 기판에 눌러 가열함으로써, 전극 상에 땜납 볼을 전사하고, 그 후의 리플로에 의하여 범프를 형성할 수 있다고 되어 있다. 그러나, 발명자들이 검토한 결과, 전극 간격이 좁아져 가면 전극 사이를 땜납이 브리지해 버려, 쇼트(단락) 불량이 발생했다. 인접하는 땜납 볼끼리가 접촉하고 있기 때문에, 어떻게 해도 전극으로의 전사 시의 열에 의하여, 땜납이 용해·합일화되어 버려, 인접 전극 사이에 걸치는 부분이 발생하는 것으로 추측된다. 이와 같이 땜납 입자끼리가 접촉하면서 균일하게 나열된 땜납 전사 시트에서는, 수 미크론 레벨의 전극 간격인 경우에, 단락없이 땜납 범프를 형성하는 것은 어려운 것이 현재 상황이다.In addition, there is known a transfer sheet in which solder balls (particles) are uniformly arranged on the surface of a substrate through an adhesive interposed therebetween while contacting each other. It is said that the solder ball surface of this transfer sheet is pressed against the substrate on which the electrode is formed and heated, so that the solder ball can be transferred onto the electrode, and bumps can be formed by subsequent reflow. However, as a result of the inventors examining, when the electrode gap became narrow, the solder bridged between the electrodes, and a short circuit (short-circuit) defect occurred. Since adjacent solder balls are in contact with each other, it is presumed that the solder melts and coalesces due to the heat at the time of transfer to the electrode in any way, resulting in a portion interposed between the adjacent electrodes. In the solder transfer sheet in which the solder particles are uniformly arranged while contacting each other in this way, it is difficult to form solder bumps without short circuit in the case of an electrode spacing of several microns level.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 전기적으로 서로 접속해야 할 회로 부재의 접속 개소가 미소(微少)해도, 절연 신뢰성 및 도통(道通) 신뢰성의 양방이 우수한 접속 구조체를 제조하는 데 유용한 땜납 범프 형성용 부재 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 본 발명은 당해 부재를 이용한 땜납 범프 부착 전극 기판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in view of the above circumstances, and a solder useful for manufacturing a bonded structure excellent in both insulation reliability and conduction reliability even if the connection points of circuit members to be electrically connected to each other are minute. An object of the present invention is to provide a member for forming bumps and a method for manufacturing the same. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing an electrode substrate with solder bumps using the member.
본 발명의 일 측면은, 복수의 오목부를 갖는 기체와, 오목부 내에 땜납 입자 및 유동화제를 구비하고, 땜납 입자의 평균 입자경이 1~35μm이며, C.V.값이 20% 이하인, 땜납 범프 형성용 부재에 관한 것이다.One aspect of the present invention is a member for forming solder bumps, comprising a base having a plurality of concave portions, solder particles and a fluidizing agent in the concave portions, the solder particles having an average particle diameter of 1 to 35 μm and a C.V. value of 20% or less. is about
상기 땜납 범프 형성용 부재는, 전기적으로 서로 접속해야 할 회로 부재의 접속 개소가 미소해도, 절연 신뢰성 및 도통 신뢰성의 양방이 우수한 접속 구조체를 제조하는 데 유용하다.The said member for solder bump formation is useful in manufacturing the connection structure excellent in both insulation reliability and conduction|electrical_connection reliability even if the connection location of the circuit member which should be electrically mutually connected is minute.
땜납 범프 형성용 부재의 일 양태에 있어서, 유동화제는, 석신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 벤조산, 및 말산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함해도 된다.In one aspect of the solder bump forming member, the fluidizing agent may contain at least one selected from the group consisting of succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, benzoic acid, and malic acid. .
땜납 범프 형성용 부재의 일 양태에 있어서, 땜납 입자의 표면의 일부에 평면부가 형성되어 있어도 된다.In the aspect of the member for solder bump formation, the flat part may be formed in a part of the surface of a solder particle.
땜납 범프 형성용 부재의 일 양태에 있어서, 인접하는 오목부 사이의 거리가, 땜납 입자의 평균 입자경의 0.1배 이상이어도 된다.In the aspect of the member for solder bump formation, the distance between adjacent recesses may be 0.1 times or more of the average particle diameter of a solder particle.
본 발명의 일 측면은, 복수의 오목부를 갖는 기체, 및 땜납 입자 및 유동화제를 준비하는 전공정과, 오목부에, 땜납 입자 및 유동화제를 배치하는 배치 공정을 구비하는, 땜납 범프 형성용 부재의 제조 방법에 관한 것이다.One aspect of the present invention provides a member for forming solder bumps, comprising a pre-step of preparing a base having a plurality of recesses, solder particles and a fluidizing agent, and a disposing step of disposing solder particles and a fluidizing agent in the recesses. It relates to a manufacturing method of
본 발명의 일 측면은, 복수의 오목부를 갖는 기체 및 땜납 미립자를 준비하는 준비 공정과, 땜납 미립자의 적어도 일부를, 오목부에 수용하는 수용 공정과, 오목부에 수용된 땜납 미립자를 융합시켜, 오목부 내에 땜납 입자를 형성하는 융합 공정과, 땜납 입자가 형성된 오목부 내에 유동화제를 배치하는 주입 공정을 구비하는, 땜납 범프 형성용 부재의 제조 방법에 관한 것이다.One aspect of the present invention provides a preparation step of preparing a base having a plurality of concave portions and solder fine particles, a receiving step of accommodating at least a portion of the solder fine particles in the concave portion, and fusing the solder fine particles accommodated in the concave portion to form a concave It relates to a manufacturing method of a member for forming solder bumps, comprising: a fusion step of forming solder particles in a portion; and a pouring step of disposing a fluidizing agent in a concave portion in which the solder particles are formed.
땜납 범프 형성용 부재의 제조 방법의 일 양태에 있어서, 땜납 입자의 평균 입자경이 1~35μm이며, C.V.값이 20% 이하여도 된다.One aspect of the manufacturing method of the member for solder bump formation WHEREIN: The average particle diameter of a solder particle is 1-35 micrometers, and the C.V. value may be 20 % or less.
땜납 범프 형성용 부재의 제조 방법의 일 양태에 있어서, 땜납 미립자의 C.V.값이 20%를 초과해도 된다.In one aspect of the method for manufacturing the member for forming solder bumps, the C.V. value of the solder fine particles may exceed 20%.
땜납 범프 형성용 부재의 제조 방법의 일 양태는, 융합 공정 전에, 오목부에 수용된 땜납 미립자를 환원 분위기에 노출시키는 환원 공정을 더 구비해도 된다.One aspect of the method for manufacturing the member for forming solder bumps may further include a reducing step of exposing the solder fine particles accommodated in the recesses to a reducing atmosphere before the fusion step.
땜납 범프 형성용 부재의 제조 방법의 일 양태에 있어서, 융합 공정에 있어서, 땜납 미립자를 환원 분위기하에서 융합시켜도 된다.In one aspect of the method for manufacturing the member for forming solder bumps, in the fusion step, the solder fine particles may be fused in a reducing atmosphere.
본 발명의 일 측면은, 상기 땜납 범프 형성용 부재, 및 복수의 전극을 갖는 기판을 준비하는 준비 공정과, 땜납 범프 형성용 부재의 오목부를 갖는 면 및 기판의 전극을 갖는 면을 대향시켜 접촉시키는 배치 공정과, 땜납 입자를 땜납 입자의 융점 이상의 온도로 가열하는 가열 공정을 구비하는, 땜납 범프 부착 전극 기판의 제조 방법에 관한 것이다.One aspect of the present invention provides a preparatory step of preparing a substrate having the member for forming solder bumps and a plurality of electrodes, and a surface of the member for forming solder bumps having a concave portion and a surface of the substrate having electrodes in contact with each other It relates to a method for manufacturing an electrode substrate with solder bumps, comprising: an arrangement step; and a heating step of heating the solder particles to a temperature equal to or higher than the melting point of the solder particles.
땜납 범프 부착 전극 기판의 제조 방법의 일 양태에 있어서의 가열 공정에 있어서, 땜납 범프 형성용 부재 및 기판을 가압 상태에서 접촉시키면서, 땜납 입자를 땜납 입자의 융점 이상의 온도로 가열해도 된다.In the heating step in one aspect of the method for manufacturing an electrode substrate with solder bumps, the solder particles may be heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the solder particles while the members for forming solder bumps and the substrate are brought into contact under pressure.
땜납 범프 부착 전극 기판의 제조 방법의 일 양태는, 배치 공정 전에, 땜납 입자를 환원 분위기에 노출시키는 환원 공정을 더 구비해도 된다.One aspect of the method for manufacturing an electrode substrate with solder bumps may further include a reduction step of exposing the solder particles to a reducing atmosphere before the arrangement step.
땜납 범프 부착 전극 기판의 제조 방법의 일 양태는, 배치 공정 후이며 가열 공정 전에, 땜납 입자를 환원 분위기에 노출시키는 환원 공정을 더 구비해도 된다.One aspect of the method for manufacturing an electrode substrate with solder bumps may further include a reduction step of exposing the solder particles to a reducing atmosphere after the arrangement step and before the heating step.
땜납 범프 부착 전극 기판의 제조 방법의 일 양태에 있어서의 가열 공정에 있어서, 환원 분위기하에서 땜납 입자를 땜납 입자의 융점 이상의 온도로 가열해도 된다.In the heating step in one aspect of the method for manufacturing an electrode substrate with solder bumps, the solder particles may be heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the solder particles in a reducing atmosphere.
땜납 범프 부착 전극 기판의 제조 방법의 일 양태는, 가열 공정 후에, 땜납 범프 형성용 부재를 기판으로부터 제거하는 제거 공정을 더 구비해도 된다.One aspect of the manufacturing method of the electrode substrate with solder bumps may further comprise the removal process of removing the member for solder bump formation from a board|substrate after a heating process.
땜납 범프 부착 전극 기판의 제조 방법의 일 양태는, 제거 공정 후에, 전극에 결합되어 있지 않은 땜납 입자를 제거하는 세정 공정을 더 구비해도 된다.One aspect of the method for manufacturing an electrode substrate with solder bumps may further include a cleaning step of removing solder particles not bonded to the electrode after the removal step.
본 발명에 의하면, 전기적으로 서로 접속해야 할 회로 부재의 접속 개소가 미소해도, 절연 신뢰성 및 도통 신뢰성의 양방이 우수한 접속 구조체를 제조하는 데 유용한 땜납 범프 형성용 부재 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다. 또, 본 발명에 의하면, 당해 부재를 이용한 땜납 범프 부착 전극 기판의 제조 방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a member for forming solder bumps useful for manufacturing a bonded structure excellent in both insulation reliability and conduction reliability even when the connection points of circuit members to be electrically connected to each other are minute, and a method for manufacturing the same. . Moreover, according to this invention, the manufacturing method of the electrode substrate with solder bump using the said member can be provided.
도 1은, 일 실시형태에 관한 땜납 범프 형성용 부재를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2의 (a)는, 도 1에 있어서의 오목부의 개구부와 반대측으로부터 땜납 입자를 본 도이며, 도 2의 (b)는 땜납 입자의 투영상에 외접하는 사각형을 2쌍의 평행선에 의하여 작성한 경우에 있어서의, 대향하는 변 사이의 거리 X 및 Y(단 Y<X)를 나타내는 도이다.
도 3의 (a)는, 기체의 일례를 모식적으로 나타내는 평면도이며, 도 3의 (b)는, 도 3의 (a)의 Ib-Ib선에 있어서의 단면도이다.
도 4의 (a)~(h)는, 기체가 갖는 오목부의 단면 형상의 예를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는, 기체의 오목부에 땜납 미립자가 수용된 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 6의 (a) 및 도 6의 (b)는, 땜납 범프 부착 전극 기판의 제조 과정의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 7의 (a) 및 도 7의 (b)는, 접속 구조체의 제조 과정의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 8은, 기체의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing which shows typically the member for solder bump formation which concerns on one Embodiment.
Fig. 2(a) is a view of solder particles viewed from the side opposite to the opening of the concave portion in Fig. 1, and Fig. 2(b) is a diagram in which a rectangle circumscribed on the projection image of the solder particles is created by two pairs of parallel lines. It is a figure which shows the distance X and Y (provided that Y<X) between opposing sides in a case.
Fig. 3(a) is a plan view schematically showing an example of a base, and Fig. 3(b) is a cross-sectional view taken along the line Ib-Ib in Fig. 3(a).
4(a) to 4(h) are cross-sectional views schematically showing examples of the cross-sectional shape of the concave portion of the substrate.
Fig. 5 is a cross-sectional view schematically showing a state in which solder fine particles are accommodated in the recesses of the base.
6A and 6B are cross-sectional views schematically showing an example of a manufacturing process of an electrode substrate with solder bumps.
FIG.7(a) and FIG.7(b) are sectional drawing which shows typically an example of the manufacturing process of a bonded structure.
8 : is sectional drawing which shows typically an example of a base|substrate.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다. 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하에서 예시하는 재료는, 특별히 설명하지 않는 한, 1종 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다. 조성물 중의 각 성분의 함유량은, 조성물 중에 각 성분에 해당하는 물질이 복수 존재하는 경우, 특별히 설명하지 않는 한, 조성물 중에 존재하는 당해 복수의 물질의 합계량을 의미한다. "~"을 이용하여 나타난 수치 범위는, "~"의 전후에 기재되는 수치를 각각 최솟값 및 최댓값으로서 포함하는 범위를 나타낸다. 본 명세서 중에 단계적으로 기재되어 있는 수치 범위에 있어서, 소정 단계의 수치 범위의 상한값 또는 하한값은, 다른 단계의 수치 범위의 상한값 또는 하한값으로 치환해도 된다. 본 명세서 중에 기재되어 있는 수치 범위에 있어서, 그 수치 범위의 상한값 또는 하한값은, 실시예에 나타나 있는 값으로 치환해도 된다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described. This invention is not limited to the following embodiment. In addition, unless otherwise indicated, the material illustrated below may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type. The content of each component in the composition means the total amount of the plurality of substances present in the composition, unless otherwise specified, when a plurality of substances corresponding to each component exist in the composition. The numerical range indicated using "to" indicates a range including the numerical values described before and after "to" as the minimum and maximum values, respectively. In the numerical range described step by step in this specification, the upper limit or lower limit of the numerical range of a predetermined step may be substituted with the upper limit or lower limit of the numerical range of another step. In the numerical range described in this specification, the upper limit or lower limit of the numerical range may be substituted with the value shown in the Example.
<땜납 범프 형성용 부재><Members for forming solder bumps>
일 양태에 있어서, 땜납 범프 형성용 부재는, 복수의 오목부를 갖는 기체와, 오목부 내에 땜납 입자 및 유동화제를 구비하고, 땜납 입자의 평균 입자경이 1~35μm이며, C.V.값이 20% 이하이다.In one aspect, the member for forming solder bumps includes a base having a plurality of concave portions, and solder particles and a fluidizing agent in the concave portions, the average particle diameter of the solder particles being 1-35 μm, and the C.V. value is 20% or less. .
도 1은, 일 실시형태에 관한 땜납 범프 형성용 부재를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 땜납 범프 형성용 부재(10)는, 복수의 오목부(62)를 갖는 기체(60)와, 오목부(62) 내에 땜납 입자(1) 및 유동화제(F)를 구비하고 있다. 땜납 범프 형성용 부재(10)의 소정의 종단면에 있어서, 한 개의 땜납 입자(1)는 인접하는 한 개의 땜납 입자(1)와 이격된 상태로 횡방향(도 1에 있어서의 좌우 방향)으로 나열되도록 배치되어 있다. 땜납 입자(1)는, 오목부(62) 내에 있어서, 그 측면 및/또는 바닥면과 접하고 있어도 된다. 유동화제(F)는, 땜납 입자(1)와 오목부(62)의 바닥면의 사이에 존재하고 있어도 된다. 땜납 범프 형성용 부재는, 필름상(땜납 범프 형성용 필름), 시트상(땜납 범프 형성용 시트) 등이어도 된다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing which shows typically the member for solder bump formation which concerns on one Embodiment. The solder
(땜납 입자)(solder particles)
땜납 입자(1)의 평균 입자경은, 예를 들면 35μm 이하이며, 바람직하게는 30μm 이하, 25μm 이하, 20μm 이하, 또는 15μm 이하이다. 또, 땜납 입자(1)의 평균 입자경은, 예를 들면 1μm 이상이며, 바람직하게는 2μm 이상, 보다 바람직하게는 3μm 이상, 더 바람직하게는 5μm 이상이다.The average particle diameter of the
땜납 입자(1)의 평균 입자경은, 사이즈에 맞춘 각종 방법을 이용하여 측정할 수 있다. 예를 들면, 동적 광산란법, 레이저 회절법, 원심 침강법, 전기적 검지대법, 공진식 질량 측정법 등의 방법을 이용할 수 있다. 또한, 광학 현미경, 전자 현미경 등에 의하여 얻어지는 화상으로부터, 입자 사이즈를 측정하는 방법을 이용할 수 있다. 구체적인 장치로서는, 플로식 입자상 분석 장치, 마이크로트랙, 쿨터 카운터 등을 들 수 있다. 땜납 입자(1)의 평균 입자경은, 땜납 범프 형성용 부재(10)의 주면(主面)에 대하여 수직 방향으로부터 땜납 입자(1)를 관찰했을 때의, 투영 면적 원상당 직경(입자의 투영 면적과 동일한 면적을 갖는 원의 직경)으로 할 수 있다.The average particle diameter of the
땜납 입자(1)의 C.V.값은, 보다 우수한 도전 신뢰성 및 절연 신뢰성을 실현할 수 있는 관점에서, 바람직하게는 20% 이하, 보다 바람직하게는 10% 이하, 더 바람직하게는 7% 이하이다. 또, 땜납 입자(1)의 C.V.값의 하한은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 땜납 입자(1)의 C.V.값은 1% 이상이어도 되고, 2% 이상이어도 된다.The C.V. value of the
땜납 입자(1)의 C.V.값은, 상술한 방법에 의하여 측정된 입자경의 표준 편차를 평균 입자경으로 나눈 값에 100을 곱함으로써 산출된다.The C.V. value of the
땜납 입자의 표면의 일부에 평면부가 형성되어 있어도 된다. 도 2의 (a)는, 도 1에 있어서의 오목부(62)의 개구와 반대측으로부터 땜납 입자(1)를 본 도이다. 땜납 입자(1)는, 직경 B를 갖는 구의 표면의 일부에 직경 A의 평면부(11)가 형성된 형상을 갖고 있다. 또한, 도 1 및 도 2의 (a)에 나타내는 땜납 입자(1)는, 오목부(62)의 바닥부가 평면이기 때문에 평면부(11)를 갖지만, 오목부(62)의 바닥부가 평면 이외의 형상인 경우는, 바닥부의 형상에 대응한 상이한 형상의 면을 갖는 것이 된다.A flat portion may be formed on a part of the surface of the solder particles. FIG. 2A is a view of the
도 2의 (a)에 나타내는 바와 같이, 땜납 입자(1)는, 표면의 일부에 평면부(11)가 형성되어 있어도 되고, 이때 당해 평면부(11) 이외의 표면은, 구관(球冠)상인 것이 바람직하다. 즉, 땜납 입자(1)는, 평면부(11)와, 구관상의 곡면부를 갖는 것이어도 된다. 땜납 입자(1)의 직경 B에 대한 평면부(11)의 직경 A의 비(A/B)는, 예를 들면 0.01 초과 1.0 미만(0.01<A/B<1.0)이어도 되고, 0.1~0.9여도 된다. 평면부(11)와 오목부(62)의 바닥면은 접촉하고 있어 된다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 땜납 입자(1)가 평면부(11)를 갖고 있고, 또한 당해 평면부와 오목부의 바닥면이 접촉하고 있음으로써, 땜납 범프 형성용 부재(10)로부터의 탈리가 발생하기 어려워진다. 또한, 평면부는, 오목부(62)의 내벽부와 땜납 입자(1)가 접하는 부분에도 발생하는 경우가 있다. 단, 땜납 범프 형성용 부재를 제조할 때, 후술하는 바와 같이 땜납 입자(1)를 기체(60)로부터 일단 취출하고, 다시 기체의 오목부에 땜납 입자(1)와 유동화제(F)를 재배치하는 경우 등은, 평면부(11)와 오목부(62)의 바닥면은 반드시 접촉되어 있지 않아도 된다.As shown in Fig. 2(a) , the
땜납 입자(1)의 투영상에 외접하는 사각형을 2쌍의 평행선에 의하여 작성한 경우에 있어서, 대향하는 변 사이의 거리를 X 및 Y(단 Y<X)로 했을 때에, X에 대한 Y의 비(Y/X)는, 0.8 초과 1.0 미만(0.8<Y/X<1.0)이어도 되고, 0.9 이상 1.0 미만이어도 된다. 이와 같은 땜납 입자(1)는 보다 진구에 가까운 입자라고 할 수 있다. 땜납 입자(1)가 진구에 가까움으로써, 땜납 입자(1)와 전극 간 접촉에 불균일이 발생하기 어려워, 안정된 접속이 얻어지는 경향이 있다.In the case where a quadrangle circumscribed on the projection image of the
도 2의 (b)는, 땜납 입자의 투영상에 외접하는 사각형을 2쌍의 평행선에 의하여 작성한 경우에 있어서의, 대향하는 변 사이의 거리 X 및 Y(단 Y<X)를 나타내는 도이다. 예를 들면, 임의의 입자를 주사형 전자 현미경에 의하여 관찰하여 투영상을 얻는다. 얻어진 투영상에 대하여 2쌍의 평행선을 묘화하고, 1쌍의 평행선은 평행선의 거리가 최소가 되는 위치에, 다른 1쌍의 평행선은 평행선의 거리가 최대가 되는 위치에 배치하여, 그 입자의 Y/X를 구한다. 이 작업을 300개의 땜납 입자에 대하여 행하여 평균값을 산출하여, 땜납 입자의 Y/X로 한다.Fig. 2B is a diagram showing the distances X and Y (where Y<X) between opposing sides when a quadrangle circumscribed on a projection image of a solder particle is created by two pairs of parallel lines. For example, arbitrary particles are observed with a scanning electron microscope to obtain a projected image. Two pairs of parallel lines are drawn on the obtained projection image, one pair of parallel lines is arranged at a position where the distance between parallel lines is minimum, and the other pair of parallel lines is arranged at a position where the distance between parallel lines is maximum. /requires X. This operation is performed for 300 solder particles, an average value is calculated, and Y/X of the solder particles is taken.
땜납 입자(1)는, 주석 또는 주석 합금을 포함하는 것이어도 된다. 주석 합금으로서는, 예를 들면, In-Sn 합금, In-Sn-Ag 합금, Sn-Au 합금, Sn-Bi 합금, Sn-Bi-Ag 합금, Sn-Ag-Cu 합금, Sn-Cu 합금 등을 이용할 수 있다. 이들 주석 합금의 구체예로서는, 하기의 예를 들 수 있다.The
·In-Sn(In 52질량%, Bi 48질량% 융점 118℃)·In-Sn (52 mass% In, 48 mass% Bi, melting point 118°C)
·In-Sn-Ag(In 20질량%, Sn 77.2질량%, Ag 2.8질량% 융점 175℃)・In-Sn-Ag (In 20 mass%, Sn 77.2 mass%, Ag 2.8 mass% melting point 175°C)
·Sn-Bi(Sn 43질량%, Bi 57질량% 융점 138℃)·Sn-Bi (43 mass% Sn, 57 mass% Bi, melting point 138°C)
·Sn-Bi-Ag(Sn 42질량%, Bi 57질량%, Ag 1질량% 융점 139℃)·Sn-Bi-Ag (42 mass% Sn, 57 mass% Bi, 1 mass% Ag, melting point 139°C)
·Sn-Ag-Cu(Sn 96.5질량%, Ag 3질량%, Cu 0.5질량% 융점 217℃)·Sn-Ag-Cu (Sn 96.5% by mass,
·Sn-Cu(Sn 99.3질량%, Cu 0.7질량% 융점 227℃)·Sn-Cu (99.3 mass% Sn, 0.7 mass% Cu, melting point 227°C)
·Sn-Au(Sn 21.0질량%, Au 79.0질량% 융점 278℃)·Sn-Au (21.0 mass% Sn, 79.0 mass% Au, melting point 278°C)
땜납 입자는, 인듐 또는 인듐 합금을 포함하는 것이어도 된다. 인듐 합금으로서는, 예를 들면, In-Bi 합금, In-Ag 합금 등을 이용할 수 있다. 이들 인듐 합금의 구체예로서는, 하기의 예를 들 수 있다.The solder particles may contain indium or an indium alloy. As an indium alloy, an In-Bi alloy, an In-Ag alloy, etc. can be used, for example. Specific examples of these indium alloys include the following examples.
·In-Bi(In 66.3질량%, Bi 33.7질량% 융점 72℃)·In-Bi (In 66.3 mass%, Bi 33.7 mass% Melting point 72°C)
·In-Bi(In 33.0질량%, Bi 67.0질량% 융점 109℃)·In-Bi (In 33.0 mass%, Bi 67.0 mass% Melting point 109°C)
·In-Ag(In 97.0질량%, Ag 3.0질량% 융점 145℃)·In-Ag (97.0 mass% In, 3.0 mass% Ag, melting point 145°C)
땜납 입자(1)의 용도(접속 시의 온도) 등에 따라, 상기 주석 합금 또는 인듐 합금을 선택할 수 있다. 예를 들면, 저온에서의 융착에 땜납 입자(1)를 이용하는 경우, In-Sn 합금, Sn-Bi 합금을 채용하면 되고, 이 경우, 150℃ 이하에서 융착시킬 수 있다. Sn-Ag-Cu 합금, Sn-Cu 합금 등의 융점이 높은 재료를 채용한 경우, 고온 방치 후에 있어서도 높은 신뢰성을 유지할 수 있다.The tin alloy or the indium alloy can be selected according to the use (temperature at the time of connection) of the
땜납 입자(1)는, Ag, Cu, Ni, Bi, Zn, Pd, Pb, Au, P 및 B로부터 선택되는 1종 이상을 포함해도 된다. 이들 원소 중, 이하의 관점에서 Ag 또는 Cu를 포함해도 된다. 즉, 땜납 입자(1)가 Ag 또는 Cu를 포함함으로써, 땜납 입자(1)의 융점을 220℃ 정도까지 저하시킬 수 있고, 또한, 전극과의 접합 강도가 보다 향상되기 때문에, 보다 양호한 도통 신뢰성이 얻어지기 쉬워진다.The
땜납 입자(1)의 Cu 함유율은 예를 들면 0.05~10질량%이며, 0.1~5질량% 또는 0.2~3질량%여도 된다. Cu 함유율이 0.05질량% 이상이면, 보다 양호한 땜납 접속 신뢰성을 달성하기 쉬워진다. 또, Cu 함유율이 10질량% 이하이면, 융점이 낮고, 젖음성이 우수한 땜납 입자(1)가 되기 쉬워지며, 결과적으로 땜납 입자(1)에 의한 접합부의 접속 신뢰성이 양호해지기 쉽다.The Cu content of the
땜납 입자(1)의 Ag 함유율은 예를 들면 0.05~10질량%이며, 0.1~5질량% 또는 0.2~3질량%여도 된다. Ag 함유율이 0.05질량% 이상이면, 보다 양호한 땜납 접속 신뢰성을 달성하기 쉬워진다. 또, Ag 함유율이 10질량% 이하이면, 융점이 낮고, 젖음성이 우수한 땜납 입자(1)가 되기 쉬워지며, 결과적으로 땜납 입자(1)에 의한 접합부의 접속 신뢰성이 양호해지기 쉽다.The Ag content of the
(유동화제)(Fluidifier)
유동화제(F)는, 유동상(相)으로서 리플로 시에 유동하여 오목부(62)로부터 전극 측에 땜납 입자(1)를 밀어 내는 작용을 갖는다. 또, 유동화제(F)는 플럭스, 유기 용제 등이어도 된다. 플럭스는, 땜납 입자 표면 및 전극 표면의 산화물을 용해하여, 전극에 대한 땜납의 젖음성을 향상시키는 작용을 갖는다.The fluidizing agent F flows as a fluidized phase at the time of reflow and has an action of pushing the
유동화제(F)로서는, 각종 유기 용제를 이용할 수 있다. 유동화제(F)의 비점은, 땜납의 융점보다 높아도 된다. 전극과 오목부를 대치시켜, 가열했을 때에 유동화제(F)의 비점이 땜납의 융점보다 높음으로써, 오목부 내에서 유동화제(F)가 유동하고, 유동화제(F)의 유동에 따라, 땜납 입자도 유동한다. 유동화제(F) 및 땜납 입자가 유동함으로써, 전극 표면과 땜납 입자가 접촉하기 쉬워져, 결과적으로 땜납 범프의 형성이 촉진된다. 따라서, 땜납 범프 형성 시에, 땜납 입자의 융점보다 높고, 유동화제(F)의 연화점 또는 융점보다 높으며, 유동화제(F)의 비점보다 낮은 가열 온도를 적어도 거치면, 땜납 범프가 전극 상에 형성되기 쉬워진다. 땜납 범프 형성이 충분히 행해진 후에, 가열 온도를 유동화제(F)의 비점 이상으로 높이면, 기체 표면 및 전극 표면에 있어서의 유동화제(F) 유래의 잔사를 줄일 수 있다.As the fluidizing agent (F), various organic solvents can be used. The boiling point of the fluidizing agent (F) may be higher than the melting point of the solder. When the electrode and the concave portion are replaced and heated, the boiling point of the fluidizing agent (F) is higher than the melting point of the solder, so that the fluidizing agent (F) flows in the concave portion, and according to the flow of the fluidizing agent (F), solder particles also moves When the fluidizing agent (F) and the solder particles flow, the electrode surface and the solder particles easily come into contact, and as a result, the formation of solder bumps is promoted. Therefore, when forming the solder bumps, if at least a heating temperature that is higher than the melting point of the solder particles, higher than the softening point or melting point of the fluidizing agent F, and lower than the boiling point of the fluidizing agent F is passed, the solder bumps are not formed on the electrode. it gets easier After the solder bump formation has been sufficiently performed, if the heating temperature is raised above the boiling point of the fluidizing agent (F), residues derived from the fluidizing agent (F) on the surface of the substrate and on the electrode surface can be reduced.
유동화제(F)에 이용할 수 있는 각종 유기 용제로서는, 사이클로헥세인(비점: 80℃), 사이클로헵테인(비점: 118℃), 사이클로옥테인(비점: 149℃), 헵테인(비점: 98℃), 옥테인(비점: 126℃), 노네인(비점: 150℃), 데케인(비점 174℃), 운데케인(비점: 196℃), 도데케인(비점: 215℃), 트라이데케인(비점: 234℃), 테트라데케인(비점: 254℃), 펜타데케인(비점: 269℃), 헥사데케인(비점: 287℃), 헵타데케인(비점: 302℃), 옥타데케인(비점: 317℃), 노나데케인(비점: 330℃) 등의 지방족 탄화 수소를 이용할 수 있다. 이들 지방족 탄화 수소는, 무극성이며, 땜납 및 Au, Cu 등의 전극에 이용되는 금속의 환원 기능은 없지만, 땜납의 융점 이상의 비점을 갖는 용제로서, 적절히 선택할 수 있고, 가열에 의하여 땜납 입자를 유동하여, 땜납 입자를 전극 표면에 접촉시키는 기능을 갖는다.As various organic solvents that can be used for the fluidizing agent (F), cyclohexane (boiling point: 80°C), cycloheptane (boiling point: 118°C), cyclooctane (boiling point: 149°C), heptane (boiling point: 98°C) ° C), octane (boiling point: 126 ° C), nonane (boiling point: 150 ° C), decane (boiling point: 174 ° C), undecane (boiling point: 196 ° C), dodecane (boiling point: 215 ° C), tridecane (boiling point: 234 °C), tetradecane (boiling point: 254 °C), pentadecane (boiling point: 269 °C), hexadecane (boiling point: 287 °C), heptadecaine (boiling point: 302 °C), octadecane Aliphatic hydrocarbons, such as (boiling point: 317 degreeC) and nonadecaine (boiling point: 330 degreeC), can be used. These aliphatic hydrocarbons are non-polar and do not have a reducing function of solder and metals used in electrodes such as Au, Cu, etc., but can be appropriately selected as a solvent having a boiling point equal to or higher than the melting point of solder. , has a function of bringing the solder particles into contact with the electrode surface.
유동화제(F)에 이용할 수 있는 각종 유기 용제로서는, 예를 들면, 펜탄올, 헥산올, 헵탄올, 옥탄올, 데칸올, 에틸렌글라이콜, 다이에틸렌글라이콜, 프로필렌글라이콜, 뷰틸렌글라이콜, α-터피네올, 아이소보닐사이클로헥산올(MTPH) 등의 1가 및 다가 알코올류; 에틸렌글라이콜뷰틸에터, 에틸렌글라이콜페닐에터, 다이에틸렌글라이콜메틸에터, 다이에틸렌글라이콜에틸에터, 다이에틸렌글라이콜뷰틸에터, 다이에틸렌글라이콜아이소뷰틸에터, 다이에틸렌글라이콜헥실에터, 트라이에틸렌글라이콜메틸에터, 다이에틸렌글라이콜다이메틸에터, 다이에틸렌글라이콜다이에틸에터, 다이에틸렌글라이콜다이뷰틸에터, 다이에틸렌글라이콜뷰틸메틸에터, 다이에틸렌글라이콜아이소프로필메틸에터, 트라이에틸렌글라이콜다이메틸에터, 트라이에틸렌글라이콜뷰틸메틸에터, 프로필렌글라이콜프로필에터, 다이프로필렌글라이콜메틸에터, 다이프로필렌글라이콜에틸에터, 다이프로필렌글라이콜프로필에터, 다이프로필렌글라이콜뷰틸에터, 다이프로필렌글라이콜다이메틸에터, 트라이프로필렌글라이콜메틸에터, 트라이프로필렌글라이콜다이메틸에터등의 에터류; 에틸렌글라이콜에틸에터아세테이트, 에틸렌글라이콜뷰틸에터아세테이트, 다이에틸렌글라이콜에틸에터아세테이트, 다이에틸렌글라이콜뷰틸에터아세테이트, 다이프로필렌글라이콜메틸에터아세테이트(DPMA), 락트산 에틸, 락트산 뷰틸, γ-뷰티로락톤, 탄산 프로필렌 등의 에스터류; N-메틸-2-피롤리돈, N,N-다이메틸아세트아마이드, N,N-다이메틸폼아마이드 등의 산아마이드; 사이클로헥세인, 옥테인, 노네인, 데케인, 운데케인 등의 지방족 탄화 수소; 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등의 방향족 탄화 수소; 탄소수 1~18의 알킬기를 갖는 머캅탄류; 탄소수 5~7의 사이클로알킬기를 갖는 머캅탄류를 들 수 있다. 탄소수 1~18의 알킬기를 갖는 머캅탄류로서는, 예를 들면, 에틸머캅탄, n-프로필머캅탄, i-프로필머캅탄, n-뷰틸머캅탄, i-뷰틸머캅탄, t-뷰틸머캅탄, 펜틸머캅탄, 헥실머캅탄 및 도데실머캅탄을 들 수 있다. 탄소수 5~7의 사이클로알킬기를 갖는 머캅탄류로서는, 예를 들면, 사이클로펜틸머캅탄, 사이클로헥실머캅탄 및 사이클로헵틸머캅탄을 들 수 있다. 그 밖에도, 유기 용제로서, 모노알킬아민, 다이알킬아민, 트라이알킬아민, 알칸올아민, 사이클로헥실아민, 다이사이클로헥실아민 등의 지환식 아민, 다이페닐아민, 트라이페닐아민 등의 방향족 아민 등을 들 수 있다. 예를 들면, 유기 용제로서, 에틸렌다이에탄올아민, n-뷰틸다이에탄올아민, 다이에탄올아민, N,N-비스(2-하이드록시에틸)아이소프로판올아민 등을 들 수 있다.As various organic solvents which can be used for the fluidizing agent (F), for example, pentanol, hexanol, heptanol, octanol, decanol, ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, butyl monohydric and polyhydric alcohols such as renglycol, α-terpineol, and isobornylcyclohexanol (MTPH); Ethylene glycol butyl ether, ethylene glycol phenyl ether, diethylene glycol methyl ether, diethylene glycol ethyl ether, diethylene glycol butyl ether, diethylene glycol isobutyl Ether, diethylene glycol hexyl ether, triethylene glycol methyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether , diethylene glycol butyl methyl ether, diethylene glycol isopropyl methyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol butyl methyl ether, propylene glycol propyl ether, Dipropylene glycol methyl ether, dipropylene glycol ethyl ether, dipropylene glycol propyl ether, dipropylene glycol butyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, tripropylene glycol ethers such as colmethyl ether and tripropylene glycol dimethyl ether; Ethylene glycol ethyl ether acetate, ethylene glycol butyl ether acetate, diethylene glycol ethyl ether acetate, diethylene glycol butyl ether acetate, dipropylene glycol methyl ether acetate (DPMA) esters such as ethyl lactate, butyl lactate, γ-butyrolactone, and propylene carbonate; acid amides such as N-methyl-2-pyrrolidone, N,N-dimethylacetamide, and N,N-dimethylformamide; aliphatic hydrocarbons such as cyclohexane, octane, nonane, decane, and undecane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, and xylene; mercaptans having an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms; and mercaptans having a cycloalkyl group having 5 to 7 carbon atoms. Examples of the mercaptans having an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms include ethyl mercaptan, n-propyl mercaptan, i-propyl mercaptan, n-butyl mercaptan, i-butyl mercaptan, t-butyl mercaptan, pentyl mercaptan, hexyl mercaptan and dodecyl mercaptan are mentioned. Examples of the mercaptans having a cycloalkyl group having 5 to 7 carbon atoms include cyclopentyl mercaptan, cyclohexyl mercaptan and cycloheptyl mercaptan. In addition, as the organic solvent, alicyclic amines such as monoalkylamine, dialkylamine, trialkylamine, alkanolamine, cyclohexylamine, and dicyclohexylamine, and aromatic amines such as diphenylamine and triphenylamine can be heard Examples of the organic solvent include ethylenediethanolamine, n-butyldiethanolamine, diethanolamine, and N,N-bis(2-hydroxyethyl)isopropanolamine.
유동화제(F)로서 이용할 수 있는 유기 용제로서, 글라이콜에터계의 용제도 이용할 수 있다. 예를 들면, 비점이 200℃ 이하인 용제로서는, 다이프로필렌글라이콜모노메틸에터, 프로필렌글라이콜모노뷰틸에터, 다이에틸렌글라이콜다이메틸에터, 에틸렌글라이콜모노알릴에터, 에틸렌글라이콜모노아이소프로필에터를 들 수 있다. 비점이 200℃를 초과하는 용제로서는, 에틸렌글라이콜모노헥실에터, 다이에틸렌글라이콜모노헥실에터, 트라이에틸렌글라이콜모노메틸에터, 에틸렌글라이콜모노-2-에틸헥실에터, 다이에틸렌글라이콜모노-2-에틸헥실에터, 다이에틸렌글라이콜다이뷰틸에터, 트라이에틸렌글라이콜뷰틸메틸에터, 테트라에틸렌글라이콜다이메틸에터등을 들 수 있다.As the organic solvent that can be used as the fluidizing agent (F), a glycol ether-based solvent can also be used. For example, as a solvent with a boiling point of 200 degrees C or less, dipropylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol monoallyl ether, Ethylene glycol monoisopropyl ether is mentioned. Examples of the solvent having a boiling point exceeding 200°C include ethylene glycol monohexyl ether, diethylene glycol monohexyl ether, triethylene glycol monomethyl ether, and ethylene glycol mono-2-ethylhexyl ether. ether, diethylene glycol mono-2-ethylhexyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, triethylene glycol butyl methyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, and the like. .
유동화제(F)로서 이용할 수 있는 플럭스로서는, 땜납 접합 등에 일반적으로 이용되고 있는 것을 사용할 수 있다. 플럭스는, 땜납 입자의 조성, 융점, 표면 상태, 전사 시의 가열·분위기의 조건 등에 맞추어 적절히 선택할 수 있다. 예를 들면, 염화 아연, 염화 아연과 무기 할로젠화물의 혼합물, 염화 아연과 무기산의 혼합물, 용융염, 인산, 인산의 유도체, 유기 할로젠화물, 하이드라진, 유기산, 송진 등을 들 수 있다. 이들은 1종을 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.As a flux which can be used as a fluidizing agent (F), what is generally used for solder bonding etc. can be used. The flux can be appropriately selected according to the composition of the solder particles, the melting point, the surface state, the conditions of heating and atmosphere at the time of transfer, and the like. Examples thereof include zinc chloride, a mixture of zinc chloride and an inorganic halide, a mixture of zinc chloride and an inorganic acid, a molten salt, phosphoric acid, a derivative of phosphoric acid, an organic halide, hydrazine, an organic acid, and rosin. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
용융염으로서는, 염화 암모늄 등을 들 수 있다. 유기산으로서는, 락트산, 시트르산, 스테아르산, 글루탐산, 글루타르산 등을 들 수 있다. 또, 플럭스에 이용할 수 있는 유기산으로서, 예를 들면, 탄소수 8~16의 유기산을 들 수 있다. 탄소수 8~16의 유기산으로서는, 예를 들면, 카프릴산, 메틸헵탄산, 에틸헥산산, 프로필펜탄산, 펠라곤산, 메틸옥탄산, 에틸헵탄산, 프로필헥산산, 카프르산, 메틸노난산, 에틸옥탄산, 프로필헵탄산, 뷰틸헥산산, 운데칸산, 메틸데칸산, 에틸노난산, 프로필옥탄산, 뷰틸헵탄산, 라우르산, 메틸운데칸산, 에틸데칸산, 프로필노난산, 뷰틸옥탄산, 펜틸헵탄산, 트라이데칸산, 메틸도데칸산, 에틸운데칸산, 프로필데칸산, 뷰틸노난산, 펜틸옥탄산, 미리스트산, 메틸트라이데칸산, 에틸도데칸산, 프로필운데칸산, 뷰틸데칸산, 펜틸노난산, 헥실옥탄산, 펜타데칸산, 메틸테트라데칸산, 에틸트라이데칸산, 프로필도데칸산, 뷰틸운데칸산, 펜틸데칸산, 헥실노난산, 팔미트산, 메틸펜타데칸산, 에틸테트라데칸산, 프로필트라이데칸산, 뷰틸도데칸산, 펜틸운데칸산, 헥실데칸산, 헵틸노난산, 메틸사이클로헥세인카복실산, 에틸사이클로헥세인카복실산, 프로필사이클로헥세인카복실산, 뷰틸사이클로헥세인카복실산, 펜틸사이클로헥세인카복실산, 헥실사이클로헥세인카복실산, 헵틸사이클로헥세인카복실산, 옥틸사이클로헥세인카복실산, 노닐사이클로헥세인카복실산 등의 포화 지방산; 옥텐산, 노넨산, 메틸노넨산, 데센산, 운데센산, 도데센산, 트라이데센산, 테트라데센산, 미리스톨레산, 펜타데센산, 헥사데센산, 팔미톨레산, 사피엔산 등의 불포화 지방산; 테레프탈산, 파이로멜리트산, o-페녹시벤조산, 메틸벤조산, 에틸벤조산, 프로필벤조산, 뷰틸벤조산, 펜틸벤조산, 헥실벤조산, 헵틸벤조산, 옥틸벤조산, 노닐벤조산 등의 방향족 카복실산을 들 수 있다. 유기산은, 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다. 송진으로서는, 활성화 송진, 비활성화 송진 등을 들 수 있다. 송진은 아비에틴산을 주성분으로 하는 로진류이다. 플럭스로서, 카복실기를 2개 이상 갖는 유기산 또는 송진을 사용함으로써, 전극 간의 도통 신뢰성이 보다 한층 높아진다는 효과가 나타난다.Ammonium chloride etc. are mentioned as a molten salt. Examples of the organic acid include lactic acid, citric acid, stearic acid, glutamic acid, and glutaric acid. Moreover, as an organic acid which can be used for a flux, a C8-C16 organic acid is mentioned, for example. Examples of the organic acid having 8 to 16 carbon atoms include caprylic acid, methylheptanoic acid, ethylhexanoic acid, propylpentanoic acid, pelagonic acid, methyloctanoic acid, ethylheptanoic acid, propylhexanoic acid, capric acid, and methylnonanoic acid. , ethyloctanoic acid, propylheptanoic acid, butylhexanoic acid, undecanoic acid, methyldecanoic acid, ethylnonanoic acid, propyloctanoic acid, butylheptanoic acid, lauric acid, methylundecanoic acid, ethyldecanoic acid, propylnonanoic acid, butylox Carbonic acid, pentylheptanoic acid, tridecanoic acid, methyldodecanoic acid, ethylundecanoic acid, propyldecanoic acid, butylnonanoic acid, pentyloctanoic acid, myristic acid, methyltridecanoic acid, ethyldodecanoic acid, propylundecanoic acid, butyl Decanoic acid, pentylnonanoic acid, hexyloctanoic acid, pentadecanoic acid, methyltetradecanoic acid, ethyltridecanoic acid, propyldodecanoic acid, butylundecanoic acid, pentyldecanoic acid, hexylnonanoic acid, palmitic acid, methylpentadecanoic acid , ethyltetradecanoic acid, propyltridecanoic acid, butyldodecanoic acid, pentyundecanoic acid, hexyldecanoic acid, heptylnonanoic acid, methylcyclohexanecarboxylic acid, ethylcyclohexanecarboxylic acid, propylcyclohexanecarboxylic acid, butylcyclohexane saturated fatty acids such as carboxylic acid, pentylcyclohexanecarboxylic acid, hexylcyclohexanecarboxylic acid, heptylcyclohexanecarboxylic acid, octylcyclohexanecarboxylic acid, and nonylcyclohexanecarboxylic acid; unsaturated fatty acids such as octhenic acid, nonenoic acid, methylnonenoic acid, decenoic acid, undecenoic acid, dodecenoic acid, tridecenoic acid, tetradecenoic acid, myristoleic acid, pentadecenoic acid, hexadecenoic acid, palmitoleic acid, and sapienoic acid; and aromatic carboxylic acids such as terephthalic acid, pyromellitic acid, o-phenoxybenzoic acid, methylbenzoic acid, ethylbenzoic acid, propylbenzoic acid, butylbenzoic acid, pentylbenzoic acid, hexylbenzoic acid, heptylbenzoic acid, octylbenzoic acid, and nonylbenzoic acid. An organic acid may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type. As rosin, activated rosin, inactivated rosin, etc. are mentioned. Resin is a type of rosin whose main component is abietic acid. By using the organic acid or rosin which has two or more carboxyl groups as a flux, the effect that the conduction|electrical_connection reliability between electrodes becomes still higher appears.
플럭스의 융점은, 50℃ 이상이어도 되고, 70℃ 이상이어도 되며, 80℃ 이상이어도 된다. 플럭스의 융점은, 200℃ 이하여도 되고, 160℃ 이하여도 되며, 150℃ 이하여도 되고, 140℃ 이하여도 된다. 상기 플럭스의 융점이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 플럭스 효과가 보다 한층 효과적으로 발휘되어, 땜납 입자가 전극 상에 보다 한층 효율적으로 배치된다. 플럭스의 융점의 범위는, 80~190℃여도 되고, 80~140℃ 이하여도 된다.The melting point of the flux may be 50°C or higher, 70°C or higher, or 80°C or higher. Melting|fusing point of a flux may be 200 degrees C or less, 160 degrees C or less may be sufficient, 150 degrees C or less may be sufficient, and 140 degrees C or less may be sufficient as it. When the melting point of the flux is equal to or higher than the lower limit and equal to or lower than the upper limit, the flux effect is more effectively exhibited, and the solder particles are more efficiently disposed on the electrode. The range of the melting point of the flux may be 80 to 190°C or 80 to 140°C or less.
융점이 80~190℃의 범위에 있는 플럭스로서는, 석신산(융점 186℃), 글루타르산(융점 96℃), 아디프산(융점 152℃), 피멜산(융점 104℃), 수베르산(융점 142℃) 등의 다이카복실산, 벤조산(융점 122℃), 말산(융점 130℃) 등을 들 수 있다. 유동화제는, 석신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 벤조산, 및 말산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함해도 된다.Examples of the flux having a melting point in the range of 80 to 190° C. include succinic acid (melting point 186° C.), glutaric acid (melting point 96° C.), adipic acid (melting point 152° C.), pimelic acid (melting point 104° C.), and suberic acid. Dicarboxylic acids, such as (melting point 142 degreeC), benzoic acid (melting point 122 degreeC), malic acid (melting point 130 degreeC), etc. are mentioned. The glidant may contain at least one selected from the group consisting of succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, benzoic acid, and malic acid.
오목부(62) 내에 존재하는 유동화제(F)의 양은 특별히 제한되지 않지만, 적절한 유동 작용, 플럭스 효과 등을 얻기 쉬운 관점에서, 100질량부의 땜납 입자(1)에 대하여 1~50질량부여도 되고, 1~20질량부여도 되며, 20~50질량부여도 된다. 유동화제(F)는, 용제 또는 수지 재료와의 혼합물이어도 된다. 용제로서는, 상술한 각종 유기 용제를 이용할 수 있다. 혼합물이면, 유동화제(F)의 농도를 땜납 입자(1)에 맞추어 적절히 조정할 수 있다. 리플로 시에 혼합물이 땜납 입자(1)를 전극 상에 밀어 내기 위해서는, 혼합물의 유동성이 가열에 의하여 높아지도록, 연화점 또는 융점을 조정하면 된다. 연화점 또는 융점이 실온보다 높으면, 실온에서는 땜납 입자(1)가 오목부(62)로부터 탈락하기 어려워, 땜납 범프 형성 공정 전의 취급이 용이해진다. 혼합물을 구성하는 용제로서는, 고비점 용제 등을 들 수 있다. 고비점 용제는, 땜납 입자(1)를 전극 상에 유동시킨 후는, 재가열로 휘발되기 때문에, 전극 상에 잔존하기 어렵다. 용제로서는, 알코올계 용제 등을 이용할 수 있다. 알코올계 용제이면, 환원성을 발현할 수 있다.The amount of the fluidizing agent (F) present in the
(기체)(gas)
기체(60)를 구성하는 재료로서는, 예를 들면, 실리콘, 각종 세라믹스, 유리, 스테인리스 스틸 등의 금속 등의 무기 재료, 및, 각종 수지 등의 유기 재료를 사용할 수 있다. 이들 중, 기체(60)는, 땜납 미립자의 용융 온도에서 변질되지 않는 내열성을 갖는 재질이어도 된다. 또, 기체(60)는, 땜납 미립자를 용융시키는 온도에 있어서도, 변형되지 않는 내열성을 갖는 재질이어도 된다. 또, 기체(60)는, 땜납 미립자를 구성하는 재질과 합금화하거나, 반응하여 변화하지 않는 재질이어도 된다. 또, 기체(60)의 오목부(62)는, 절삭법, 포토리소그래피법, 임프린트법 등의 공지의 방법에 의하여 형성할 수 있다. 특히, 임프린트법을 이용하면 짧은 공정에서, 정확한 크기의 오목부(62)를 형성할 수 있다.As the material constituting the
기체(60)의 표면은, 피복층을 가져도 된다. 기체(60)에 사용할 수 있는 재료의 선택성이 확대되는 관점에서, 피복층은, 땜납 미립자를 구성하는 재질과 합금화하기 어렵거나 또는 하지 않는 재질이어도 된다. 피복층으로서는, 무기물 또는 유기물을 이용할 수 있다. 피복층으로서는, 알루미늄, 크로뮴 등의 표면에 강고한 산화층을 갖는 무기물, 산화 타이타늄 등의 산화물, 질화 붕소 등의 질화물, 다이아몬드 라이크 카본, 다이아몬드, 흑연 등의 탄소계 재료, 불소 수지, 폴리이미드 등의 고내열 수지 등을 이용할 수 있다. 또한, 피복층은, 땜납과의 젖음성을 조정하는 역할이 있어도 된다. 기체(60)의 표면에 피복층을 마련함으로써, 사용 목적에 맞추어, 땜납과의 젖음성을 적절히 조정할 수 있다.The surface of the
피복층을 형성하는 방법으로서는, 래미네이팅, 용액 디핑, 도공, 도장, 함침, 스퍼터, 도금 등을 이용할 수 있다.As a method of forming the coating layer, laminating, solution dipping, coating, painting, impregnation, sputtering, plating, or the like can be used.
전사 공정의 조건을 설정하기 쉽게 하는 관점에서, 기체(60)의 재질은, 땜납 입자를 전사하는 전극 및 전극이 형성된 기판과 물성이 가깝거나 또는 동일한 재질이어도 된다. 예를 들면, 열팽창 계수(CTE)가 가깝거나 또는 동일한 재료이면, 땜납 입자의 전사 시에 위치 어긋남이 일어나기 어렵다.From the viewpoint of facilitating the setting of the conditions of the transfer process, the material of the base 60 may be made of a material having properties close to or the same as that of the electrode on which the solder particles are transferred and the substrate on which the electrode is formed. For example, when the coefficient of thermal expansion (CTE) is close to or the same as the material, positional displacement is unlikely to occur at the time of transfer of the solder particles.
기체(60)에는, 얼라인먼트 마크가 마련되어 있어도 된다. 이 얼라인먼트 마크는, 카메라로 읽어낼 수 있으면 된다. 전극을 갖는 기판 측에도 얼라인먼트 마크가 있어도 된다. 기체(60) 및 전극을 갖는 기판의 얼라인먼트 마크가 마련됨으로써, 땜납 입자를 전극 상에 전사할 때, 위치 맞춤 가능한 장치에 탑재된 카메라에 의하여 기체(60) 상의 얼라인먼트 마크와, 전극을 갖는 기판의 얼라인먼트 마크를 읽어내어, 땜납 입자를 갖는 오목부(62)의 위치와, 땜납 입자를 전사하는 전극의 위치를 정확하게 파악하는 것이 가능해진다. 또, 기체(60) 및 전극을 갖는 기판의 얼라인먼트 마크가 마련됨으로써, 양호한 위치 정밀도로 땜납 입자를 전극 상에 전사할 수 있다.The base 60 may be provided with an alignment mark. What is necessary is just to be able to read this alignment mark with a camera. There may be an alignment mark also on the board|substrate side which has an electrode. By providing the alignment marks of the substrate having the
얼라인먼트 마크는 기체(60) 상에 1개소 이상 있으면 된다. 얼라인먼트 마크가 2개소 이상 있으면 위치 정밀도가 높아진다.One or more alignment marks may exist on the
구체적인 기체(60)의 구성에 대하여 이하에 설명한다.The specific structure of the
(유기 재료 단층(單層))(Organic material monolayer)
기체(60)는 유기 재료로 구성되어 있어도 된다. 유기 재료로서는, 고분자 재료여도 되고, 열가소성, 열경화성, 광경화성 재료 등을 이용할 수 있다. 유기 재료를 이용함으로써, 물성의 선택의 폭이 넓어지기 때문에, 목적에 맞춘 기체(60)를 형성하기 쉽다. 예를 들면, 유기 재료이면, 기체(60)(오목부(62)를 포함한다)를 굽히거나, 펴거나 하기 쉽다. 유기 재료이면, 오목부(62)의 형성에도 각종 수법을 이용할 수 있다. 오목부(62)의 형성 방법으로서는, 임프린트, 포토리소그래피, 절삭 가공, 레이저 가공 등을 이용할 수 있다. 특히 임프린트법에 의하면, 원하는 형상을 갖는 형(몰드)을 유기 재료로 이루어지는 기체(60)에 눌러, 표면에 임의의 형상을 형성할 수 있다. 형(몰드)에 볼록형의 패턴을 형성하여, 유기 재료로 이루어지는 기체(60)에 누름으로써, 원하는 패턴을 갖는 오목부(62)를 형성할 수 있다. 또, 오목부(62)의 형성에 광경화성 수지를 이용할 수도 있고, 형(몰드)에 광경화성 수지를 도포하고, 노광한 후, 형(몰드)을 박리하면, 오목부(62)를 갖는 기체(60)를 형성할 수 있다. 또, 절삭 가공의 경우는, 드릴 등으로 오목부(62)를 형성할 수 있다.The base 60 may be composed of an organic material. As an organic material, a polymeric material may be sufficient, and a thermoplastic, thermosetting, photocurable material, etc. can be used. By using an organic material, the range of selection of physical properties is widened, and therefore, it is easy to form the base 60 according to the purpose. For example, if it is an organic material, it is easy to bend or straighten the base|substrate 60 (including the recessed part 62). If it is an organic material, various methods can be used also for formation of the recessed
(유기 재료 복층)(Double layer of organic material)
기체는 복수의 유기 재료로 구성되어 있어도 된다. 또, 기체는, 복수의 층을 갖고 있어도 되고, 복수의 층은, 각각 다른 유기 재료로 구성되어 있어도 된다. 유기 재료로서는, 고분자 재료여도 되고, 열가소성, 열경화성, 광경화성 재료 등을 이용할 수 있다. 기체는, 유기 재료로 구성되는 2층을 갖고, 편면 측의 유기 재료층에 오목부를 형성하고 있어도 된다. 복층화함으로써, 땜납과 접하는 오목부의 재료는 땜납의 젖음성이 적당한 재료를 선정하는 등, 기능을 나누어 각각의 재료를 선정할 수 있다. 예를 들면, 도 8은, 기체의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 기체(600)는 베이스층(601)과, 오목부층(602)을 구비하고 있다. 베이스층(601)은 오목부층(602)을 지지하는 층이며, 오목부층(602)은 가공에 의하여 오목부(62)가 형성되는 층이다. 베이스층(601)에는 내열성 및 치수 안정성이 우수한 수지 재료를 이용하고, 오목부층(602)에는 오목부(62)의 가공성이 우수한 재료를 선정할 수 있다. 예를 들면, 베이스층(601)에 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리이미드 등의 열가소성 수지를 이용하고, 오목부층(602)에 임프린트 몰드로 오목부(62)를 형성 가능한 열경화성 수지를 이용할 수 있다. 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트와 임프린트 몰드 사이에 열경화성 수지를 두어, 가열 가압함으로써, 평탄성이 우수한 기체(600)(오목부(62)를 포함한다)가 얻어진다. 또, 오목부(62)를 광경화성 재료를 이용하여 형성하는 경우는, 베이스층(601)에 광투과성이 높은 재료를 이용해도 된다. 광투과성이 높은 재료로서는, 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 투명(무색 타입)한 폴리이미드, 폴리아마이드 등이어도 된다. 오목부(62)를 광경화성 재료를 이용하여 형성하는 경우는, 예를 들면, 임프린트 몰드의 표면에 광경화성 재료를 적당량 도포하고, 그 위에 폴리에틸렌테레프탈레이트의 필름을 두어, 폴리에틸렌테레프탈레이트 측으로부터 롤러로 가압하면서 자외광을 조사한다. 그리고, 광경화성 재료를 경화시킨 후, 임프린트 몰드를 박리함으로써, 폴리에틸렌테레프탈레이트의 층과 광경화성 재료의 층을 갖고, 오목부(62)가 광경화성 재료로 형성된 기체(600)를 얻을 수 있다. 오목부(62)의 내벽과 바닥부의 재료 구성은 변경할 수 있다. 예를 들면, 오목부(62)의 내벽과 바닥부는 동일한 수지 재료의 구성으로 할 수 있다. 또, 오목부(62)의 내벽과 바닥부는 상이한 수지 재료(예를 들면, 열경화성 재료와 열가소성 재료)의 구성으로 할 수 있다.The substrate may be composed of a plurality of organic materials. In addition, the base may have a plurality of layers, and the plurality of layers may be composed of different organic materials, respectively. As an organic material, a polymeric material may be sufficient, and a thermoplastic, thermosetting, photocurable material, etc. can be used. The substrate may have two layers made of an organic material, and a recess may be formed in the organic material layer on one side. By layering, each material can be selected by dividing the function, such as selecting a material suitable for solder wettability, for the material of the concave portion in contact with the solder. For example, FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing an example of a base. The
또, 유기 재료로서 감광성 재료를 이용해도 된다. 감광성 재료로서는, 포지티브형 감광성 재료, 네거티브형 감광성 재료여도 된다. 예를 들면, 열가소성의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 표면에 감광성 재료를 균일 두께로 형성하여, 노광과 현상을 행함으로써, 용이하게 오목부(62)를 형성할 수 있다. 노광과 현상(포토리소그래피법)을 이용하는 방법은, 반도체, 배선판 등의 제조에서 널리 이용되고 있으며, 범용성이 높은 방법이다. 또, 노광 방법으로서는 마스크를 이용한 노광 외에, 다이렉트 레이저 노광과 같은 직접 묘화 방법을 이용하는 것도 가능하다.Moreover, you may use a photosensitive material as an organic material. The photosensitive material may be a positive photosensitive material or a negative photosensitive material. For example, the
오목부층(602)을 형성하는 재료의 두께보다, 베이스층(601)의 재료를 두껍게 함으로써, 기체(600) 전체의 물성을 베이스층(601)의 재료의 특성으로 지배적으로 할 수 있다. 이로써, 예를 들면 오목부층(602)을 형성하는 재료의 특성에 약점이 있어도, 베이스층(601)의 재료에 의하여 그것을 보완할 수 있다. 예를 들면, 오목부층(602)을 형성하는 재료가 열수축하기 쉬운 재료여도, 베이스층(601)의 재료에 열수축하기 어려운 재료를 선정하고, 베이스층(601)의 두께를 오목부층(602)을 형성하는 재료 두께보다 두껍게 함으로써, 가열 시의 변형을 억제할 수 있다.By making the material of the
또, 내열성 또는 치수 안정성이 우수한 수지 재료와, 땜납 미립자의 용융 온도에서의 성분 용출이 적은 재료의 조합, 내열성 또는 치수 안정성이 우수한 수지 재료와, 땜납의 젖음성이 적당한 재료의 조합 등, 목적에 맞추어 유기 재료를 적절히 선정할 수 있다.In addition, according to the purpose, such as a combination of a resin material excellent in heat resistance or dimensional stability, and a material with little elution of components at the melting temperature of the solder fine particles, a resin material excellent in heat resistance or dimensional stability, and a material having suitable solder wettability, etc. An organic material can be appropriately selected.
이상과 같이, 기체는 베이스층(601)과 오목부층(602)으로 구성되는 기체(600)여도 된다. 예를 들면, 오목부층(602)을 감광성 재료로 함으로써, 포토리소그래피에 의하여 오목부(62)를 제작할 수 있다. 오목부층(602)에 광 또는 열경화성 재료, 열가소성 재료 등을 이용함으로써, 임프린트법에 의하여, 용이하게 오목부(62)를 제작할 수 있다. 또, 베이스층(601)의 두께를 바꿈으로써 기체 전체의 특성을 조정하는 것도 가능하기 때문에, 원하는 특성을 겸비하는 기체를 제작할 수 있는 이점이 있다.As described above, the substrate may be the
(무기 재료 단층(불투명))(Inorganic material single layer (opaque))
기체(60)는 무기 재료로 구성되어 있어도 된다. 성분의 용출 및 이물의 발생을 낮게 제어하는 것이 용이한 관점에서, 예를 들면, 무기 재료로서, 실리콘(실리콘 웨이퍼), 스테인리스, 알루미늄 등을 이용할 수 있다. 이들 재료는, 반도체의 실장 프로세스 등에서 이용하는 경우에, 오염 대책이 용이하고, 높은 수율과 안정된 생산에 기여할 수 있다. 또, 예를 들면, 실리콘 웨이퍼 상의 전극에, 오목부(62) 내에 형성된 땜납 입자를 전사하는 경우, 기체(60)가 실리콘 웨이퍼로 제작되어 있으면, CTE가 가깝거나 또는 동일한 재료가 이용되게 된다. 이로써, 위치 어긋남, 휨 등이 일어나기 어렵고, 정확한 위치에 대한 전사가 가능해진다. 오목부(62)의 형성 방법으로서는, 레이저, 절삭 등에 의한 가공, 드라이 에칭 또는 웨트 에칭법, 전자선 묘화(예를 들면 FIB 가공) 등을 이용할 수 있다. 드라이 에칭은, 반도체, MEMS 등의 제작에서 널리 이용되고 있으며, 미크론 오더부터 나노 오더의 높은 정밀도로 무기 재료를 가공할 수 있다.The base 60 may be composed of an inorganic material. From the viewpoint of easily controlling the elution of components and the generation of foreign substances to a low level, for example, silicon (silicon wafer), stainless steel, aluminum, or the like can be used as the inorganic material. When these materials are used in a semiconductor mounting process or the like, countermeasures against contamination are easy, and they can contribute to high yield and stable production. In addition, for example, when transferring solder particles formed in the recessed
(무기 재료 단층(투명))(Inorganic material single layer (transparent))
기체(60)로서, 유리, 석영, 사파이어 등을 이용할 수 있다. 이들 재료는 투명성이 있기 때문에, 전극이 형성된 다른 기판에, 오목부(62) 내의 땜납 입자를 전사할 때에, 용이하게 위치 맞춤이 가능하다. 오목부(62)의 형성 방법으로서는, 레이저, 절삭 등에 의한 가공, 드라이 에칭 또는 웨트 에칭법, 전자선 묘화(예를 들면 FIB 가공) 등을 이용할 수 있다.As the
무기 재료를 이용하는 이점은, 유기 재료와 비교하여 치수 안정성이 우수한 것이다. 오목부(62) 내의 땜납 입자를 전극 상에 전사할 때에, 높은 위치 정밀도로 전사할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 미터 오더의 사이즈 또한 피치의 복수 전극에 땜납 입자를 전사하는 경우, 치수 안정성이 우수한 무기 재료를 이용하면, 어느 전극 상에도 동일한 위치에 땜납 입자를 전사할 수 있다.The advantage of using an inorganic material is that it is excellent in dimensional stability compared with an organic material. When transferring the solder particles in the
(유기 무기 복합 재료)(organic-inorganic composite material)
기체는 복수의 재료로 구성되어 있어도 된다. 또, 기체는, 복수의 층을 갖고 있어도 되고, 복수의 층은, 각각 다른 재료로 구성되어 있어도 된다. 유기 무기 복합 재료로서는, 예를 들면, 무기 재료와 무기 재료의 조합, 무기 재료와 유기 재료의 조합을 이용할 수 있다. 무기 재료와 유기 재료의 조합은, 치수 안정성과 오목부(62)의 가공성의 양립이 도모된다. 무기 재료와 유기 재료의 조합을 갖는 기체로서는, 예를 들면, 무기 재료인 실리콘, 각종 세라믹스, 유리, 스테인리스 스틸 등의 금속으로 이루어지는 베이스층(601)과, 유기 재료로 이루어지는 오목부층(602)을 구비하는 기체를 들 수 있다. 그와 같은 기체는, 예를 들면, 실리콘 웨이퍼의 표면에 감광성 재료를 성막하여, 노광과 현상에 의하여 오목부를 형성하는 방법에 의하여 얻을 수 있다. 오목부(62)의 내벽과 바닥부가 감광성 재료로 구성되어 있어도 되고, 오목부(62)의 내벽이 감광성 재료로 바닥부가 실리콘 웨이퍼로 구성되어 있어도 된다. 오목부(62)의 구성은, 오목부(62) 내의 땜납 입자와의 젖음성, 전극으로의 전사의 용의성 등의 목적에 맞추어 적절히 선택할 수 있다. 오목부(62)의 내벽과 바닥부가 감광성 재료로 구성되는 경우, 실리콘 웨이퍼 표면에 감광성 재료를 성막하여 경화시킴으로써, 실리콘 웨이퍼 표면에 감광성 재료층을 한 층 마련하고, 당해 층의 표면에 다시 감광성 재료를 성막하여, 노광·현상을 행함으로써 오목부(62)를 마련하는 방법을 이용할 수 있다. 이 경우, 실리콘 웨이퍼 표면 측의 감광성 재료와, 추가로 최표층에 마련한 감광성 재료가 상이한 조성이어도 된다. 감광성 재료는, 땜납 입자의 젖음성, 오염성 등을 고려하여, 적절히 선택할 수 있다. 특히, 오목부(62) 내에 형성한 땜납 입자를, 전극 상에 전사할 때는, 최표층의 감광성 재료층의 표면이 전극 상 또는 전극을 갖는 기판의 표면과 접할 가능성이 있다. 그 때문에, 전극 및 기판에 대미지를 주지 않는, 또는 전극 및 기판을 오염시키지 않는 감광성 재료를 적절히 선택할 수 있다. 감광성 재료는, 미경화 성분의 용출, 할로젠계 재료, 실리콘계 재료 등에 의한 오염을 방지하는 재료여도 된다. 또, 감광성 재료는, 땜납 입자를 전극에 전사할 때의 환원 분위기, 플럭스 등에 대한 내성이 높은 재료여도 된다. 예를 들면, 감광성 재료는, 폼산, 수소, 수소 라디칼 등의 환원 분위기에 대한 내성이 있는 재료여도 된다. 또한, 감광성 재료는, 땜납 입자를 전극에 전사할 때의 온도에 대하여 내성이 높은 재료여도 된다. 구체적으로는, 감광성 재료는, 100℃ 이상 300℃ 이하의 온도에 대하여 내성이 있는 재료여도 된다. 땜납 입자의 융점은 그 구성 재료에 따라 상이하기 때문에, 감광성 재료의 내열 온도도 이용하는 땜납 재료에 맞추어 선택할 수 있다. 전자 기기에서 널리 이용되고 있는 납 프리 땜납인 주석-은-구리계 땜납(예: SAC305(융점 219℃))을 이용하는 경우, 220℃ 이상의 내열성, 특히 리플로 프로세스에서 이용되는 260℃ 이상의 내열성이 있는 재료를 이용할 수 있다. 주석-비스무트계 땜납(예: SnBi58(융점 139℃))을 이용하는 경우, 140℃ 이상의 내열성이 있는 재료를 이용할 수 있고, 160℃ 이상의 내열성이 있는 재료이면, 산업상의 이용 우도(尤度)가 넓어진다. 인듐 땜납(융점 159℃)을 이용하는 경우, 170℃ 이상의 내열성이 있는 재료를 이용할 수 있다. 인듐-주석 땜납(예: 융점 120℃)을 이용하는 경우, 130℃ 이상의 내열성이 있는 재료를 이용할 수 있다.The base may be composed of a plurality of materials. In addition, the base may have a plurality of layers, and the plurality of layers may be composed of different materials, respectively. As the organic-inorganic composite material, for example, a combination of an inorganic material and an inorganic material or a combination of an inorganic material and an organic material can be used. The combination of the inorganic material and the organic material achieves both dimensional stability and workability of the recessed
다른 기체로서는, 스테인리스 스틸판 상에 열경화성 또는 열가소성 수지로 형성된 오목부(62)를 갖는 기체를 들 수 있다. 당해 기체는, 스테인리스 스틸판과 임프린트 몰드 사이에 열경화성 재료(수지)를 두어, 가압 가열한 후, 임프린트 몰드를 박리하는 방법에 의하여 얻을 수 있다. 다른 기체로서는, 유리판 상에 광경화성 재료로 형성된 오목부(62)를 갖는 기체를 들 수 있다. 당해 기체는, 유리판 상에 광경화성 재료를 도포하고, 임프린트 몰드를 누르면서 노광하여 광경화성 재료를 경화시켜, 임프린트 몰드를 박리하는 방법에 의하여 얻을 수 있다. 임프린트 몰드를 이용하여 오목부(62)를 형성하는 경우, 가압 조건에 따라 오목부(62)의 내벽과 바닥부의 재료 구성을 변경할 수 있다. 예를 들면, 가압 조건을 엄격하지 않게 한 경우, 오목부(62)의 내벽과 바닥부는 동일한 수지 재료의 구성으로 할 수 있다. 한편으로, 가압 조건을 엄격하게 한 경우, 오목부(62)의 내벽은 수지 재료, 바닥부는 무기 재료의 구성으로 할 수 있다.As another base material, the base body which has the recessed
베이스층(601)의 재료로서, 유리 섬유, 필러 등과, 수지 성분을 포함하는 복합재를 이용할 수도 있다. 복합재로서는, 배선판용 구리 피복 적층판 등을 들 수 있다. 구리 피복 적층판의 표면에 감광성 재료, 열경화성 수지, 광경화성 수지 등을 도포하여, 상술한 바와 같이 오목부(62)를 형성할 수 있다. 구리 피복 적층판은 주로 수지 재료분이 많이 포함되지만, 유리 섬유, 각종 필러 등과의 조합에 의하여 저(低)CTE로 할 수 있기 때문에, 상술한 치수 안정성을 확보할 수 있다. 또, 구리 피복 적층판 상에 전극을 형성한 경우, 오목부(62)도 동일한 구리 피복 적층판 상에 형성함으로써, 양자의 CTE가 동일하거나 또는 가까운 값이 되고, 오목부(62) 내의 땜납 입자의 전사 시에 위치 맞춤이 용이하여, 위치 어긋남이 일어나기 어려운 이점이 있다.As the material of the
오목부층(602)의 재료로서, 패키지용 밀봉재를 이용할 수도 있다. 밀봉재로서는 고형, 액상 및 필름상 모두 이용할 수 있다. 밀봉재를 유리, 실리콘 웨이퍼 등의 상에 박층으로 적층하고, 임프린트 몰드로 가압 가열함으로써, 오목부(62)를 형성할 수 있다.As the material of the recessed
<땜납 범프 형성용 부재의 제조 방법><Method for Manufacturing Solder Bump Formation Member>
땜납 범프 형성용 부재(10)의 제조 방법은, 복수의 오목부를 갖는 기체 및 땜납 미립자를 준비하는 준비 공정과, 땜납 미립자의 적어도 일부를, 오목부에 수용하는 수용 공정과, 오목부에 수용된 땜납 미립자를 융합시켜, 오목부 내에 땜납 입자를 형성하는 융합 공정과, 땜납 입자가 형성된 오목부 내에 유동화제(유동상)를 배치(주입)하는 주입 공정을 구비한다.A method of manufacturing the
도 3~5를 참조하면서, 제1 실시형태에 관한 땜납 범프 형성용 부재(10)의 제조 방법에 대하여 설명한다.The manufacturing method of the
먼저, 땜납 미립자와, 땜납 미립자를 수용하기 위한 기체(60)를 준비한다. 도 3의 (a)는, 기체(60)의 일례를 모식적으로 나타내는 평면도이며, 도 3의 (b)는, 도 3의 (a)의 Ib-Ib선에 있어서의 단면도이다. 도 3의 (a)에 나타내는 기체(60)는, 복수의 오목부(62)를 갖고 있다. 복수의 오목부(62)는 소정의 패턴으로 규칙적으로 배치되어 있어도 된다. 접속해야 할 전극의 형상, 사이즈 및 패턴 등에 따라, 복수의 오목부(62)의 위치 및 개수 등을 설정하면 된다.First, the solder fine particles and the
인접하는 오목부 사이의 거리 L에 특별히 제한은 없지만, 수용되는 땜납 입자의 평균 입자경의 0.1배 이상으로 할 수 있고, 1배 이상이어도 된다. 거리 L은, 땜납 범프를 형성하는 전극의 배치에 의하여 적절히 조정할 수 있다. 오목부 사이의 거리란 오목부의 중심간 거리가 아니라, 오목부 개구의 가장자리로부터 가장자리로의 거리이다.Although there is no restriction|limiting in particular in the distance L between adjacent recesses, It can be set as 0.1 times or more of the average particle diameter of the solder particle accommodated, and may be 1 time or more. The distance L can be appropriately adjusted by arrangement of the electrodes forming the solder bumps. The distance between the recesses is not the center-to-center distance of the recesses, but the distance from the edge of the recess opening to the edge.
기체(60)의 오목부(62)는, 오목부(62)의 바닥부(62a) 측으로부터 기체(60)의 표면(60a) 측을 향하여 개구 면적이 확대되는 테이퍼 형상으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이, 오목부(62)의 바닥부(62a)의 폭(도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에 있어서의 폭 a)은, 오목부(62)의 표면(60a)에 있어서의 개구의 폭(도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에 있어서의 폭 b)보다 좁은 것이 바람직하다. 그리고, 오목부(62)의 사이즈(폭 a, 폭 b, 용적, 테이퍼 각도 및 깊이 등)는, 목적으로 하는 땜납 입자의 사이즈에 따라 설정하면 된다.It is preferable that the
또한, 오목부(62)의 형상은 도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에 나타내는 형상 이외의 형상이어도 된다. 예를 들면, 오목부(62)의 표면(60a)에 있어서의 개구의 형상은, 도 3의 (a)에 나타내는 것 같은 원형 이외에, 타원형, 삼각형, 사각형, 다각형 등이어도 된다.In addition, the shape of the recessed
또, 표면(60a)에 대하여 수직인 단면에 있어서의 오목부(62)의 형상은, 예를 들면, 도 4에 나타내는 것 같은 형상이어도 된다. 도 4의 (a)~(h)는, 기체가 갖는 오목부의 단면 형상의 예를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 4의 (a)~(h)에 나타내는 어느 단면 형상도, 오목부(62)의 표면(60a)에 있어서의 개구의 폭(폭 b)이, 단면 형상에 있어서의 최대폭으로 되어 있다. 이로써, 오목부(62) 내에 형성된 땜납 입자가 취출되기 쉬워져, 작업성이 향상된다. 또, 상기 개구의 폭(폭 b)이, 단면 형상에 있어서의 최대폭으로 되어 있는 점에서, 땜납 입자(1)를 전극 상에 전사하는 경우에, 땜납 입자(1)가 오목부(62)로부터 빠져 나가기 쉬워, 전사율의 향상을 기대할 수 있다. 또, 상기 개구의 폭(폭 b)을 적절히 조정함으로써, 땜납 입자(1)를 전극 상에 전사할 때의 위치 어긋남이 일어나기 어려워져, 정확한 위치에 땜납 범프를 형성하기 쉬워진다.Moreover, the shape of the recessed
준비 공정에서 준비된 땜납 미립자는, 오목부(62)의 표면(60a)에 있어서의 개구의 폭(폭 b)보다 작은 입자경의 미립자를 포함하는 것이면 되고, 폭 b보다 작은 입자경의 미립자를 보다 많이 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 땜납 미립자는, 입도 분포의 D10 입자경이 폭 b보다 작은 것이 바람직하고, 입도 분포의 D30 입자경이 폭 b보다 작은 것이 보다 바람직하며, 입도 분포의 D50 입자경이 폭 b보다 작은 것이 더 바람직하다.The solder fine particles prepared in the preparation step may contain fine particles having a particle diameter smaller than the width (width b) of the opening in the
땜납 미립자의 입도 분포는, 사이즈에 맞춘 각종 방법을 이용하여 측정할 수 있다. 예를 들면, 동적 광산란법, 레이저 회절법, 원심 침강법, 전기적 검지대법, 공진식 질량 측정법 등의 방법을 이용할 수 있다. 또한, 광학 현미경, 전자 현미경 등에 의하여 얻어지는 화상으로부터, 입자 사이즈를 측정하는 방법을 이용할 수 있다. 구체적인 장치로서는, 플로식 입자상 분석 장치, 마이크로트랙, 쿨터 카운터 등을 들 수 있다.The particle size distribution of the solder fine particles can be measured using various methods according to the size. For example, methods such as a dynamic light scattering method, a laser diffraction method, a centrifugal sedimentation method, an electric detection zone method, and a resonance mass measurement method can be used. Moreover, the method of measuring a particle size from the image obtained by an optical microscope, an electron microscope, etc. can be used. Specific examples of the apparatus include a flow-type particle image analyzer, a microtrac, and a Coulter counter.
준비 공정에서 준비된 땜납 미립자의 C.V.값은 특별히 한정되지 않지만, 대소의 미립자의 조합에 의한 오목부(62)에 대한 충전성이 향상되는 관점에서, C.V.값은 높은 것이 바람직하다. 예를 들면, 땜납 미립자의 C.V.값은, 20%를 초과하고 있어도 되고, 바람직하게는 25% 이상, 보다 바람직하게는 30% 이상이다.Although the C.V. value of the solder fine particles prepared in the preparation step is not particularly limited, it is preferable that the C.V. value is high from the viewpoint of improving the filling properties of the
땜납 미립자의 C.V.값은, 상술한 방법에 의하여 측정된 입자경의 표준 편차를 평균 입자경(D50 입자경)으로 나눈 값에 100을 곱함으로써 산출된다.The C.V. value of the solder fine particles is calculated by multiplying the standard deviation of the particle diameter measured by the method described above by the average particle diameter (D50 particle diameter) by 100.
땜납 미립자는, 주석 또는 주석 합금을 포함하는 것이어도 된다. 주석 합금으로서는, 예를 들면, In-Sn 합금, In-Sn-Ag 합금, Sn-Au 합금, Sn-Bi 합금, Sn-Bi-Ag 합금, Sn-Ag-Cu 합금, Sn-Cu 합금 등을 이용할 수 있다. 이들 주석 합금의 구체예로서는, 하기의 예를 들 수 있다.The solder fine particles may contain tin or a tin alloy. Examples of the tin alloy include In-Sn alloy, In-Sn-Ag alloy, Sn-Au alloy, Sn-Bi alloy, Sn-Bi-Ag alloy, Sn-Ag-Cu alloy, Sn-Cu alloy, etc. Available. Specific examples of these tin alloys include the following examples.
·In-Sn(In 52질량%, Bi 48질량% 융점 118℃)·In-Sn (52 mass% In, 48 mass% Bi, melting point 118°C)
·In-Sn-Ag(In 20질량%, Sn 77.2질량%, Ag 2.8질량% 융점 175℃)・In-Sn-Ag (In 20 mass%, Sn 77.2 mass%, Ag 2.8 mass% melting point 175°C)
·Sn-Bi(Sn 43질량%, Bi 57질량% 융점 138℃)·Sn-Bi (43 mass% Sn, 57 mass% Bi, melting point 138°C)
·Sn-Bi-Ag(Sn 42질량%, Bi 57질량%, Ag 1질량% 융점 139℃)·Sn-Bi-Ag (42 mass% Sn, 57 mass% Bi, 1 mass% Ag, melting point 139°C)
·Sn-Ag-Cu(Sn 96.5질량%, Ag 3질량%, Cu 0.5질량% 융점 217℃)·Sn-Ag-Cu (Sn 96.5% by mass,
·Sn-Cu(Sn 99.3질량%, Cu 0.7질량% 융점 227℃)·Sn-Cu (99.3 mass% Sn, 0.7 mass% Cu, melting point 227°C)
·Sn-Au(Sn 21.0질량%, Au 79.0질량% 융점 278℃)·Sn-Au (21.0 mass% Sn, 79.0 mass% Au, melting point 278°C)
땜납 미립자는, 인듐 또는 인듐 합금을 포함하는 것이어도 된다. 인듐 합금으로서는, 예를 들면, In-Bi 합금, In-Ag 합금 등을 이용할 수 있다. 이들 인듐 합금의 구체예로서는, 하기의 예를 들 수 있다.The solder fine particles may contain indium or an indium alloy. As an indium alloy, an In-Bi alloy, an In-Ag alloy, etc. can be used, for example. Specific examples of these indium alloys include the following examples.
·In-Bi(In 66.3질량%, Bi 33.7질량% 융점 72℃)·In-Bi (In 66.3 mass%, Bi 33.7 mass% Melting point 72°C)
·In-Bi(In 33.0질량%, Bi 67.0질량% 융점 109℃)·In-Bi (In 33.0 mass%, Bi 67.0 mass% Melting point 109°C)
·In-Ag(In 97.0질량%, Ag 3.0질량% 융점 145℃)·In-Ag (97.0 mass% In, 3.0 mass% Ag, melting point 145°C)
땜납 입자의 용도(사용 시의 온도) 등에 따라, 상기 주석 합금 또는 인듐 합금을 선택할 수 있다. 예를 들면, 저온에서의 융착에 이용하는 땜납 입자를 얻고자 하는 경우, In-Sn 합금, Sn-Bi 합금을 채용하면 되고, 이 경우, 150℃ 이하에서 융착 가능한 땜납 입자가 얻어진다. Sn-Ag-Cu 합금, Sn-Cu 합금 등의 융점이 높은 재료를 채용한 경우, 고온 방치 후에 있어서도 높은 신뢰성을 유지 가능한 땜납 입자를 얻을 수 있다.The tin alloy or the indium alloy can be selected according to the use (temperature at the time of use) of the solder particles and the like. For example, when it is desired to obtain solder particles used for fusion at a low temperature, an In-Sn alloy or a Sn-Bi alloy may be employed. In this case, solder particles capable of being fused at 150°C or less are obtained. When a material with a high melting point, such as a Sn-Ag-Cu alloy or a Sn-Cu alloy, is employed, solder particles capable of maintaining high reliability even after standing at a high temperature can be obtained.
땜납 미립자는, Ag, Cu, Ni, Bi, Zn, Pd, Pb, Au, P 및 B로부터 선택되는 1종 이상을 포함해도 된다. 이들 원소 중, 이하의 관점에서 Ag 또는 Cu를 포함해도 된다. 즉, 땜납 미립자가 Ag 또는 Cu를 포함함으로써, 얻어지는 땜납 입자의 융점을 220℃ 정도까지 저하시킬 수 있는, 전극과의 접합 강도가 우수한 땜납 입자가 얻어지는 것에 의하여 보다 양호한 도통 신뢰성이 얻어진다는 효과가 나타난다.The solder fine particles may contain at least one selected from Ag, Cu, Ni, Bi, Zn, Pd, Pb, Au, P, and B. Among these elements, Ag or Cu may be included from the following viewpoints. That is, when the solder fine particles contain Ag or Cu, there is an effect that better conduction reliability is obtained by obtaining solder particles having excellent bonding strength with an electrode, which can lower the melting point of the obtained solder particles to about 220°C. .
땜납 미립자의 Cu 함유율은 예를 들면 0.05~10질량%이며, 0.1~5질량% 또는 0.2~3질량%여도 된다. Cu 함유율이 0.05질량% 이상이면, 양호한 땜납 접속 신뢰성을 달성 가능한 땜납 입자가 얻어지기 쉬워진다. 또, Cu 함유율이 10질량% 이하이면, 융점이 낮고, 젖음성이 우수한 땜납 입자가 얻어지기 쉬워져, 결과적으로 땜납 범프 부착 전극의 접속 신뢰성이 보다 양호해지기 쉽다.The Cu content of the solder fine particles is, for example, 0.05 to 10 mass%, and may be 0.1 to 5 mass% or 0.2 to 3 mass%. When the Cu content is 0.05% by mass or more, it is easy to obtain solder particles capable of achieving good solder connection reliability. Moreover, when Cu content is 10 mass % or less, melting|fusing point is low and it becomes easy to obtain the solder particle excellent in wettability, and as a result, the connection reliability of an electrode with a solder bump becomes more favorable easily.
땜납 미립자의 Ag 함유율은 예를 들면 0.05~10질량%이며, 0.1~5질량% 또는 0.2~3질량%여도 된다. Ag 함유율이 0.05질량% 이상이면, 양호한 땜납 접속 신뢰성을 달성 가능한 땜납 입자가 얻어지기 쉬워진다. 또, Ag 함유율이 10질량% 이하이면, 융점이 낮고, 젖음성이 우수한 땜납 입자가 얻어지기 쉬워져, 결과적으로 땜납 범프 부착 전극의 접속 신뢰성이 보다 양호해지기 쉽다.The Ag content of the solder fine particles is, for example, 0.05 to 10 mass%, and may be 0.1 to 5 mass% or 0.2 to 3 mass%. When the Ag content is 0.05 mass% or more, it is easy to obtain solder particles capable of achieving good solder connection reliability. Moreover, when Ag content is 10 mass % or less, it becomes easy to obtain solder particle|grains excellent in wettability with a low melting|fusing point, and as a result, the connection reliability of an electrode with solder bumps becomes more favorable more easily.
수용 공정에서는, 기체(60)의 오목부(62)의 각각에, 준비 공정에서 준비한 땜납 미립자를 수용한다. 수용 공정에서는, 준비 공정에서 준비한 땜납 미립자의 전부를 오목부(62)에 수용하는 공정이어도 되고, 준비 공정에서 준비한 땜납 미립자의 일부(예를 들면, 땜납 미립자 중, 오목부(62)의 개구의 폭 b보다 작은 것)를 오목부(62)에 수용하는 공정이어도 된다.In the accommodation step, the solder fine particles prepared in the preparatory step are accommodated in each of the recessed
도 5는, 기체(60)의 오목부(62)에 땜납 미립자(111)가 수용된 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 복수의 오목부(62)의 각각에, 복수의 땜납 미립자(111)가 수용된다.5 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the solder
오목부(62)에 수용된 땜납 미립자(111)의 양은, 예를 들면, 오목부(62)의 용적에 대하여 20% 이상인 것이 바람직하고, 30% 이상인 것이 보다 바람직하며, 50% 이상인 것이 더 바람직하고, 60% 이상인 것이 가장 바람직하다. 이로써, 수용량의 편차가 억제되어, 입도 분포가 보다 작은 땜납 입자가 얻어지기 쉬워진다.The amount of the solder
땜납 미립자를 오목부(62)에 수용하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 수용 방법은, 건식, 습식 중 어느 것이어도 된다. 예를 들면, 준비 공정에서 준비한 땜납 미립자를 기체(60) 상에 배치하고, 스퀴지를 이용하여 기체(60)의 표면(60a)을 문지름으로써, 여분의 땜납 미립자를 제거하면서, 오목부(62) 내에 충분한 땜납 미립자를 수용할 수 있다. 오목부(62)의 개구의 폭 b가 오목부(62)의 깊이보다 큰 경우, 오목부(62)의 개구로부터 땜납 미립자가 튀어나오는 경우가 있다. 스퀴지를 이용하면, 오목부(62)의 개구로부터 튀어나와 있는 땜납 미립자는 제거된다. 여분의 땜납 미립자를 제거하는 방법으로서, 압축 공기를 분사하거나, 부직포 또는 섬유의 다발로 기체(60)의 표면(60a)을 문지르는 등의 방법도 들 수 있다. 이들 방법은, 스퀴지와 비교하여 물리적인 힘이 약하기 때문에, 변형되기 쉬운 땜납 미립자를 취급하는 데 있어서 바람직하다. 또, 이들 방법에서는, 오목부(62)의 개구로부터 튀어나와 있는 땜납 미립자를 오목부 내에 남길 수도 있다.The method of accommodating the solder fine particles in the recessed
융합 공정은, 오목부(62)에 수용된 땜납 미립자(111)를 (예를 들면 130~260℃로 가열함으로써) 융합시켜, 오목부(62)의 내부에 땜납 입자(1)를 형성하는 공정이다. 오목부(62)에 수용된 땜납 미립자(111)는, 용융함으로써 합일화하며, 표면장력에 의하여 구상화한다. 이때, 오목부(62)의 바닥부(62a)와의 접촉부에서는, 용융한 땜납이 바닥부(62a)에 추종하여 평면부(11)를 형성한다. 이로써, 형성되는 땜납 입자(1)는, 표면의 일부에 평면부(11)를 갖는 형상이 된다. 이와 같이 하여, 도 1에 나타내는 땜납 범프 형성용 부재(10)가 얻어진다.The fusing step is a step of fusing the solder
오목부(62)에 수용된 땜납 미립자(111)를 용융시키는 방법으로서는, 땜납 미립자(111)를 땜납의 융점 이상으로 가열하는 방법을 들 수 있다. 땜납 미립자(111)는, 산화 피막의 영향으로 융점 이상의 온도에서 가열해도 용융하지 않거나, 젖음 확산되지 않거나 하여, 합일화하지 않는 경우가 있다. 이 때문에, 땜납 미립자(111)를 환원 분위기하에 노출시키고, 땜납 미립자(111)의 표면 산화 피막을 제거한 후에, 땜납 미립자(111)의 융점 이상의 온도로 가열함으로써, 땜납 미립자(111)를 용융시켜, 젖음 확산, 합일화시킬 수 있다. 또, 땜납 미립자(111)의 용융은, 환원 분위기하에서 행하는 것이 바람직하다. 땜납 미립자(111)를 땜납 미립자(111)의 융점 이상으로 가열하고, 또한 환원 분위기로 함으로써, 땜납 미립자(111)의 표면의 산화 피막이 환원되며, 땜납 미립자(111)의 용융, 젖음 확산, 합일화가 효율적으로 진행되기 쉬워진다. 즉, 땜납 범프 형성용 부재의 제조 방법은, 융합 공정 전에, 오목부에 수용된 땜납 미립자를 환원 분위기에 노출시키는 환원 공정을 더 구비해도 된다. 또, 땜납 범프 형성용 부재의 제조 방법의 융합 공정에 있어서, 땜납 미립자를 환원 분위기하에서 융합시켜도 된다.As a method of melting the solder
환원 분위기로 하는 방법은, 상술한 효과가 얻어지는 방법이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 수소 가스, 수소 라디칼, 폼산 가스 등을 이용하는 방법이 있다. 예를 들면, 수소 환원로, 수소 라디칼 환원로, 폼산 환원로, 또는 이들의 컨베이어노 혹은 연속로를 이용함으로써, 환원 분위기하에 땜납 미립자(111)를 용융시킬 수 있다. 이들 장치는, 노 내에, 가열 장치, 불활성 가스(질소, 아르곤 등)를 충전하는 챔버, 챔버 내를 진공으로 하는 기구 등을 구비하고 있어도 되고, 이것에 의하여 환원 가스의 제어가 보다 용이해진다. 또, 챔버 내를 진공으로 할 수 있으면, 땜납 미립자(111)의 용융 및 합일화 후에, 감압에 의하여 보이드의 제거를 행할 수 있고, 접속 안정성이 한층 우수한 땜납 입자(1)를 얻을 수 있다.The method of setting the reducing atmosphere is not particularly limited as long as the above-described effect is obtained, and for example, there is a method using hydrogen gas, hydrogen radical, formic acid gas, and the like. For example, by using a hydrogen reduction furnace, a hydrogen radical reduction furnace, a formic acid reduction furnace, or a conveyor furnace or continuous furnace thereof, the solder
땜납 미립자(111)의 환원, 용해 조건, 온도, 노 내 분위기 조정 등의 프로파일은, 땜납 미립자(111)의 융점, 입도, 오목부 사이즈, 기체(60)의 재질 등을 감안하여 적절히 설정되어도 된다. 예를 들면, 땜납 미립자(111)가 오목부에 충전된 기체(60)를, 노 내에 삽입하여, 진공 배기를 행한 후에, 환원 가스를 도입하여, 노 내를 환원 가스로 채우고, 땜납 미립자(111)의 표면 산화 피막을 제거한 후, 진공 배기로 환원 가스를 제거하며, 그 후, 땜납 미립자(111)의 융점 이상으로 가열하여, 땜납 미립자를 용해 및 합일화시켜, 오목부(62) 내에 땜납 입자를 형성한 후, 질소 가스를 충전하고 나서 노 내 온도를 실온으로 되돌려, 땜납 입자(1)를 얻을 수 있다. 또, 예를 들면, 땜납 미립자(111)가 오목부에 충전된 기체(60)를, 노 내에 삽입하여, 진공 배기를 행한 후에, 환원 가스를 도입하여, 노 내를 환원 가스로 채우고, 노 내 가열 히터에 의하여 땜납 미립자(111)를 가열하여, 땜납 미립자(111)의 표면 산화 피막을 제거한 후, 진공 배기로 환원 가스를 제거하며, 그 후, 땜납 미립자(111)의 융점 이상으로 가열하여, 땜납 미립자를 용해 및 합일화시켜, 오목부(62) 내에 땜납 입자를 형성한 후, 질소 가스를 충전하고 나서 노 내 온도를 실온으로 되돌려, 땜납 입자(1)를 얻을 수 있다. 환원 분위기하에서, 땜납 미립자를 가열함으로써, 환원력이 증가하여, 땜납 미립자의 표면 산화 피막의 제거가 용이하게 되는 이점이 있다.Profiles such as reduction and dissolution conditions, temperature, and furnace atmosphere adjustment of the solder
또한, 예를 들면, 땜납 미립자(111)가 오목부에 충전된 기체(60)를, 노 내에 삽입하여, 진공 배기를 행한 후에, 환원 가스를 도입하여, 노 내를 환원 가스로 채우고, 노 내 가열 히터에 의하여 땜납 미립자(111)의 융점 이상으로 가열하여, 땜납 미립자(111)의 표면 산화 피막을 환원에 의하여 제거함과 동시에 땜납 미립자를 용해 및 합일화시켜, 오목부(62) 내에 땜납 입자를 형성하여, 진공 배기로 환원 가스를 제거하며, 추가로 땜납 입자 내의 보이드를 줄인 후, 질소 가스를 충전하고 나서 노 내 온도를 실온으로 되돌려, 땜납 입자(1)를 얻을 수 있다. 이 경우는, 노 내 온도의 상승, 하강의 조절이 각각 1회이면 되기 때문에, 단시간에 처리할 수 있는 이점이 있다.Further, for example, after inserting the
상술한 오목부(62) 내에 땜납 입자를 형성한 후에, 한번 더 노 내를 환원 분위기로 하여, 전부 제거하지 못했던 표면 산화 피막을 제거하는 공정을 추가해도 된다. 이로써, 융합되지 않고 남아 있던 땜납 미립자, 융합되지 않고 남아 있던 산화 피막의 일부 등의 잔사를 줄일 수 있다.After the solder particles are formed in the
대기압의 컨베이어노를 이용하는 경우는, 땜납 미립자(111)가 오목부에 충전된 기체(60)를 반송용 컨베이어에 올려, 복수의 존을 연속하여 통과시켜 땜납 입자(1)를 얻을 수 있다. 예를 들면, 땜납 미립자(111)가 오목부에 충전된 기체(60)를, 일정한 속도로 설정한 컨베이어에 올려, 땜납 미립자(111)의 융점보다 낮은 온도의 질소 또는 아르곤 등의 불활성 가스가 충만된 존을 통과시키고, 계속해서 땜납 미립자(111)의 융점보다 낮은 온도의 폼산 가스 등의 환원 가스가 존재하는 존을 통과시켜, 땜납 미립자(111)의 표면 산화 피막을 제거하며, 계속해서 땜납 미립자(111)의 융점 이상의 온도의 질소 또는 아르곤 등의 불활성 가스가 충만된 존을 통과시켜 땜납 미립자(111)를 용융, 합일화시키고, 계속해서 질소 또는 아르곤 등의 불활성 가스가 충만된 냉각 존을 통과시켜, 땜납 입자(1)를 얻을 수 있다. 예를 들면, 땜납 미립자(111)가 오목부에 충전된 기체(60)를, 일정한 속도로 설정한 컨베이어에 올려, 땜납 미립자(111)의 융점 이상의 온도의 질소 또는 아르곤 등의 불활성 가스가 충만된 존을 통과시키고, 계속해서 땜납 미립자(111)의 융점 이상의 온도의 폼산 가스 등의 환원 가스가 존재하는 존을 통과시켜, 땜납 미립자(111)의 표면 산화 피막을 제거하며, 용융, 합일화시키고, 계속해서 질소 또는 아르곤 등의 불활성 가스가 충만된 냉각 존을 통과시켜, 땜납 입자(1)를 얻을 수 있다. 상기의 컨베이어노는, 대기압에서의 처리가 가능한 점에서, 필름상의 재료를 롤 투 롤로 연속적으로 처리할 수도 있다. 예를 들면, 땜납 미립자(111)가 오목부에 충전된 기체(60)의 연속 롤품을 제작하고, 컨베이어노의 입구 측에 롤 권출기, 컨베이어노의 출구 측에 롤 권취기를 설치하여, 일정한 속도로 기체(60)를 반송하여, 컨베이어노 내의 각 존을 통과시킴으로써, 오목부에 충전된 땜납 미립자(111)를 융합시킬 수 있다.When a conveyor furnace at atmospheric pressure is used, the
준비 공정~융합 공정에 의하면, 땜납 미립자(111)의 재질 및 형상에 관계없이, 균일한 사이즈의 땜납 입자(1)를 형성할 수 있다. 예를 들면, 인듐계 땜납은, 도금에 의한 석출이 가능하지만, 입자상에 석출시키는 것은 어렵고, 부드러워서 취급이 어렵다. 그러나, 상기 방법에서는, 인듐계 땜납 미립자를 원료로서 이용함으로써, 균일한 입자경을 갖는 인듐계 땜납 입자를 용이하게 제조할 수 있다. 또, 형성된 땜납 입자(1)는, 기체(60)의 오목부(62)에 수용된 상태로 취급할 수 있기 때문에, 땜납 입자(1)를 변형시키는 일 없이 운반·보관 등을 할 수 있다. 또한, 형성된 땜납 입자(1)는, 기체(60)의 오목부(62)에 수용된 상태이기 때문에, 땜납 입자를 변형시키는 일 없이 전극과 접촉시킬 수 있다. 얻어지는 땜납 입자의 평균 입자경은 1~35μm여도 되고, C.V.값은 20% 이하여도 된다.According to the preparatory process - the fusion process, the
또, 땜납 미립자(111)는, 입도 분포에 편차가 커도 되고, 형상이 찌그러져도 되며, 오목부(62) 내에 수용할 수 있으면 원료로서 적합하게 이용할 수 있다.Further, the
또, 상기 방법에 있어서, 기체(60)는, 리소그래피, 기계 가공, 임프린트 등에 의하여 오목부(62)의 형상을 자유롭게 설계할 수 있다. 땜납 입자(1)의 사이즈는 오목부(62)에 수용되는 땜납 미립자(111)의 양에 의존하기 때문에, 오목부(62)의 설계에 따라 땜납 입자(1)의 사이즈를 자유롭게 설계할 수 있다.Further, in the above method, the
다음으로, 유동화제를 배치하는 공정은, 땜납 입자(1)가 형성된 오목부(62) 내에 유동화제를 배치한다. 유동화제의 배치 방법으로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 액상의 유동화제 용액 중에 기체(60)를 침지하여 끌어올리는 방법, 액상 유동화제를 기체(60) 상에(특히 오목부(62) 상에) 도포, 적하하는 등의 방법을 들 수 있다. 또한, 고형의 유동화제의 경우는, 오목부(62)의 직경보다 작은 직경을 갖는 유동화제를, 기체(60)의 표면에 배치하고, 스퀴지에 의하여 오목부(62) 내에 충전하는 등의 방법을 들 수 있다. 또는, CVD, 증착, 스퍼터법 등에 의하여, 유동화제를 배치하는 방법을 들 수 있다. 오목부(62)로부터 흘러넘친 여분의 유동화제는 제거해도 된다. 제거의 방법으로서는, 예를 들면, 감압에 의한 휘발, 스퀴지, 닦아냄, 긁어냄, 레이저 에칭, 블라스트 등의 방법을 들 수 있다.Next, in the step of disposing the fluidizing agent, the fluidizing agent is disposed in the recessed
예를 들면, 액상 유동화제를 기체(60) 상(오목부(62) 상)에 적당량 적하하고, 스퀴지에 의하여 액상 유동화제를 펼치면서 오목부(62) 내에 충전한 후, 다시 스퀴지에 의하여 오목부(62) 내에 충전되지 않았던 잉여인 액상 유동화제를 제거할 수 있다. 스퀴지로 전부 제거하지 못한 유동화제는, 예를 들면, 무진(無塵) 클린 클로스 등으로 닦아낼 수 있다.For example, an appropriate amount of a liquid fluidizing agent is dripped onto the base 60 (on the recessed part 62), and filled in the recessed
땜납 범프 형성용 부재(10)의 제조 방법은, 복수의 오목부를 갖는 기체, 및 땜납 입자 및 유동화제를 준비하는 전공정과, 오목부에, 땜납 입자 및 유동화제를 배치하는 배치 공정을 구비해도 된다. 이와 같이, 땜납 입자(1)를 기체(60)로부터 일단 취출하고, 다시 기체의 오목부에 땜납 입자(1)와 유동화제(F)를 재배치하여, 땜납 범프 형성용 부재를 제작할 수 있다. 이 방법이면, 용융 공정에서 땜납 입자(1)로 되지 않았던 땜납 미립자(111), 오목부(62) 외부에 존재하는 땜납 미립자(111) 및 그 외의 잔사, 이물 등과, 땜납 입자(1)를 분리할 수 있다. 구체적으로는, 용융 공정을 거쳐, 오목부(62) 내에 땜납 입자(1)를 갖는 기체(60)를, 용제 내에 침지하여, 땜납 입자(1)를 오목부(62)로부터 취출한다. 땜납 입자(1)가 취출된 기체(60)를 용제로부터 끌어올린 후, 필터, 메시 등에 용제를 통과시킴으로써, 용제로부터 이물을 제거한다. 그 후, 땜납 입자(1)를 용제 중에서 일단 분산시켜 정치하여, 침강 분리를 행한다. 침강 분리를 행함으로써, 땜납 입자(1)와 잔사(예를 들면, 땜납 미립자(111) 및 이물)를 분리하여, 땜납 입자(1)와 용제의 혼합물을 얻는다. 침강 분리를 복수 회 행하여, 추가로 잔사를 제거한 후, 땜납 입자(1)와 용제의 혼합물을 진공 건조하여, 순도가 높은 땜납 입자(1)를 얻는다. 배치 공정에서는, 이 땜납 입자(1)를 다시, 기체(60) 표면의 오목부(62) 내에 재배치한다. 그 후, 유동화제를 오목부(62) 내에 배치할 수 있다. 또는, 유동화제를 오목부(62) 내에 미리 배치한 후, 땜납 입자(1)를 오목부(62) 내에 배치해도 된다. 또는, 유동화제와 땜납 입자(1)를 미리 혼합하여, 그 혼합물을 오목부(62) 내에 배치해도 된다. 땜납 입자를 재배치하는 기체는, 땜납 입자를 제작할 때에 이용한 기체여도 되고, 그것과는 다른 기체여도 된다.The manufacturing method of the
또한, 땜납 입자(1)로서는, 상술한 방법으로 얻어진 것 이외에도, 애터마이즈법, 워터 애터마이즈법, 세선을 절단하여 용해하는 방법, 정밀 토출 헤드를 이용하여 미소 땜납 액체 방울을 제작하는 방법 등의 공지의 방법으로 제작한 것을 이용할 수 있다.Further, as the
<땜납 범프 부착 전극 기판의 제조 방법><Method for manufacturing electrode substrate with solder bumps>
땜납 범프 부착 전극 기판의 제조 방법은, 상기 땜납 범프 형성용 부재, 및 복수의 전극을 갖는 기판을 준비하는 준비 공정과, 땜납 범프 형성용 부재의 오목부를 갖는 면 및 기판의 전극을 갖는 면을 대향시켜 접촉시키는 배치 공정과, 땜납 입자를 땜납 입자의 융점 이상의 온도로 가열하는 가열 공정을 구비한다.A method for manufacturing an electrode substrate with solder bumps includes a preparatory step of preparing a substrate having the above-mentioned solder bump-forming member and a plurality of electrodes, and a surface of the solder bump-forming member having a concave portion and a surface of the substrate having an electrode are opposite to each other. It includes a batching step of bringing the solder particles into contact with each other and a heating step of heating the solder particles to a temperature equal to or higher than the melting point of the solder particles.
복수의 전극을 표면에 갖는 기판(회로 부재)의 구체예로서, IC칩(반도체 칩), 저항체 칩, 콘덴서 칩, 드라이버 IC 등의 칩 부품; 리지트형의 패키지 기판을 들 수 있다. 이들 회로 부재는, 회로 전극을 구비하고 있으며, 다수의 회로 전극을 구비하고 있는 것이 일반적이다. 복수의 전극을 표면에 갖는 기판의 그 외의 예로서, 금속 배선을 갖는 플렉시블 테이프 기판, 플렉시블 프린트 배선판, 인듐 주석 산화물(ITO)이 증착된 유리 기판 등의 배선 기판을 들 수 있다.As a specific example of the board|substrate (circuit member) which has a some electrode on the surface, Chip components, such as an IC chip (semiconductor chip), a resistor chip, a capacitor chip, and a driver IC; A rigid-type package substrate is mentioned. These circuit members are provided with a circuit electrode, and it is common that it is provided with many circuit electrodes. As another example of the board|substrate which has a some electrode on the surface, wiring boards, such as a flexible tape board|substrate which has a metal wiring, a flexible printed wiring board, and the glass substrate on which indium tin oxide (ITO) was vapor-deposited is mentioned.
전극의 구체예로서는, 구리, 구리/니켈, 구리/니켈/금, 구리/니켈/팔라듐, 구리/니켈/팔라듐/금, 구리/니켈/금, 구리/팔라듐, 구리/팔라듐/금, 구리/주석, 구리/은, 인듐 주석 산화물 등의 전극을 들 수 있다. 전극은, 무전해 도금 또는 전해 도금 또는 스퍼터 또는 금속박의 에칭으로 형성할 수 있다.Specific examples of the electrode include copper, copper/nickel, copper/nickel/gold, copper/nickel/palladium, copper/nickel/palladium/gold, copper/nickel/gold, copper/palladium, copper/palladium/gold, copper/tin , copper/silver, and electrodes such as indium tin oxide. The electrode can be formed by electroless plating or electrolytic plating or sputtering or etching of metal foil.
도 6의 (a) 및 도 6의 (b)는, 땜납 범프 부착 전극 기판의 제조 과정의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 6의 (a)에 나타내는 기체(60)는, 오목부(62)의 각각에 한 개의 땜납 입자(1) 및 유동화제(F)가 수용된 상태이다. 한편, 기판(2)은, 복수의 전극(3)을 표면에 갖고 있다. 이 기체(60)의 오목부(62)의 개구 측의 면에, 기판(2)의 전극(3) 측의 면을 대향시켜 접촉시킨다. 개개의 전극(3)에 접촉하는 땜납 입자(1)의 수는 특별히 제한은 없고, 1전극에 대하여 1입자여도 되고, 1전극에 대하여 복수 입자여도 된다. 또한, 땜납 입자(1)와 오목부(62) 사이에 작용하는 힘(예를 들면, van der Waals힘과 같은 분자간력)이, 땜납 입자(1)에 더해지는 중력에 비하여 크기 때문에, 기체(60)의 주면을 아래로 향하게 했다고 해도, 땜납 입자(1)는 탈락하지 않고 오목부(62) 내에 머물러 있다. 또, 땜납 입자(1)의 적어도 일부가, 오목부(62)의 바닥부 및/또는 내벽부와 접하고 있고, 평탄부를 갖는 경우는, 땜납 입자(1)는 오목부(62)와 밀접하게 접하고 있어, 탈락하기 어렵다.6A and 6B are cross-sectional views schematically showing an example of a manufacturing process of an electrode substrate with solder bumps. In the base 60 shown in FIG. 6A , one
땜납 입자와 전극이 접촉하고 있는 상태에서, 전극 기판 및 기체(60)의 전체를 땜납 입자(1)의 융점보다 높은 온도(예를 들면 130~260℃)로 적어도 가열함으로써, 가열된 유동화제(F)에 의하여 유동하기 쉬워진 땜납 입자(1)가 전극(3)에 접함과 함께 용융하여, 전극(3) 상에 땜납 범프가 형성된다. 땜납 입자(1)와 전극(3)의 접합을 보다 적합하게 행하는 관점에서, 가열 공정에 있어서, 땜납 범프 형성용 부재(10) 및 기판(2)을 가압 상태에서 접촉시키면서, 땜납 입자(1)를 땜납 입자의 융점 이상의 온도로 가열해도 된다. 가압 상태란, 땜납 범프 형성용 부재(10)와 기판(2)끼리를, 도 6의 (a)에 있어서의 화살표 A, B 방향으로 30~600Pa 정도의 힘으로 누른 상태이다. 땜납 입자(1)는, 오목부(62)에 수용되어 있고, 또한 전극에 대하여 눌리고 있다. 그 때문에, 유동화제(F)의 작용에 의하여 유동해도, 인접하는 오목부(62) 내의 땜납 입자(1)끼리가 서로 섞이기 어려워, 원하는 전극 상에만 동일한 사이즈의 땜납 범프를 형성할 수 있다. 또, 인접하는 전극을 땜납이 브리지하기 어려워, 쇼트 불량을 억제할 수 있다.The heated fluidizing agent ( The
땜납 입자(1)는, 대기하에서는 가열에 의하여 급격하게 산화가 진행되어, 전극(3) 상에 대한 젖음 확산이 일어나기 어려워지기 때문에, 가열 시의 분위기는 탈산소 분위기가 바람직하다. 예를 들면, 질소, 아르곤 등의 불활성 가스 분위기, 진공 분위기 등이어도 된다. 노로서는, 땜납의 접합 공정에 일반적으로 사용되는 리플로노(질소 분위기하), 진공 리플로노를 이용할 수 있고, 질소 분위기하의 컨베이어형 리플로노, 배치(batch)식(챔버식) 리플로노 등을 이용할 수 있다. 이들 리플로노를 이용할 때에, 땜납이 용융한 후에 진공으로 하는 공정이 더해지면, 땜납 내의 기포(보이드)를 제거할 수 있다. 또한, 생산성 향상의 관점에서, 래미네이터를 이용할 수도 있다. 롤러식의 래미네이터이면, 가압과 가열을 동시에 더할 수 있다. 또한, 진공 가압식 래미네이터를 이용할 수도 있다. 진공 가압식 래미네이터는, 챔버 내를 진공하로 할 수 있고, 가압 및 가열을 동시에 할 수 있기 때문에, 전극(3) 상에 땜납 범프를 전사하기 쉬워 바람직하다. 또, 캐리어 필름에 의한 연속적인 반송이 가능하기 때문에, 생산성을 높게 할 수 있는 이점도 있다.Since the
땜납 입자(1)는, 산화 피막의 영향으로 융점 이상의 온도로 가열해도 용융하지 않거나, 젖음 확산되지 않거나 하는 경우가 있다. 이 때문에, 땜납 입자(1)를 환원 분위기하에 노출시키고, 땜납 입자(1)의 표면 산화 피막을 제거한 후에, 땜납 입자(1)의 융점 이상의 온도로 가열함으로써, 땜납 입자(1)를 용융시킬 수 있다. 또, 땜납 입자(1)의 용융은, 환원 분위기하에서 행하는 것이 바람직하다. 땜납 입자(1)를 땜납 입자(1)의 융점 이상으로 가열하고, 또한 환원 분위기로 함으로써, 땜납 입자(1)의 표면의 산화 피막이 환원되며, 추가로 전극 표면의 산화 피막이 환원되어, 땜납 입자(1)의 용융, 젖음 확산이 효율적으로 진행되기 쉬워진다. 즉, 땜납 범프 부착 전극 기판의 제조 방법은, 배치 공정 전에, 혹은 배치 공정 후이며 가열 공정 전에, 땜납 입자(및/또는 전극)를 환원 분위기에 노출시키는 환원 공정을 더 구비해도 된다. 또, 땜납 범프 부착 전극 기판의 제조 방법의 가열 공정에 있어서, 환원 분위기하에서 땜납 입자를 땜납 입자의 융점 이상의 온도로 가열해도 된다. 전극 상에 땜납 범프를 형성하는 가열 공정에서는, 전극과 땜납 범프 형성용 부재의 개구부면을 (필요에 따라 가압 상태로) 밀착시킴으로써, 전극 상에만 땜납 범프가 형성되어, 인접 전극 간의 땜납에 의한 브리지가 억제되기 쉽다.The
환원 분위기의 상세에 대해서는, 땜납 범프 형성용 부재의 제조 방법의 기재를 적절히 참조할 수 있다.About the detail of a reducing atmosphere, description of the manufacturing method of the member for solder bump formation can be referred suitably.
가열 공정 후, 전체를 냉각함으로써, 전극(3) 상과, 땜납 입자(1)가 용융하여 형성된 땜납 범프(1A)끼리가 고착되어, 양자가 전기적으로 접속된다. 땜납 범프 부착 전극 기판의 제조 방법은, 가열 공정 후에, 땜납 범프 형성용 부재를 기판으로부터 제거하는 제거 공정을 더 구비해도 된다. 전극(3) 상에 땜납 범프(1A)가 형성된 후는, 땜납 범프 형성용 부재(10)를 기판(2)으로부터 제거함으로써(제거 공정), 땜납 범프 부착 전극 기판(20)을 얻을 수 있다. 도 6의 (b)는, 이와 같이 하여 얻어지는 땜납 범프 부착 전극 기판(20)의 모식도이다.After the heating step, by cooling the whole, the top of the
얻어진 땜납 범프 부착 전극 기판(20) 상에는, 오목부(62)로부터 탈리했지만 전극(3)과의 접합에 제공되지 않는 땜납 입자(1)가 존재할 수 있다. 그 때문에, 땜납 범프 부착 전극 기판의 제조 방법은, 제거 공정 후에, 전극에 결합되어 있지 않은 땜납 입자(1)를 제거하는 세정 공정을 더 구비해도 된다. 세정 방법으로서는 압축 공기를 분사하거나, 부직포 또는 섬유의 다발로 기판 표면을 문지르는 등의 방법을 들 수 있다. 또한, 땜납 범프 부착 전극 기판(20) 상에 잔사로서 유동화제(F)가 존재하는 경우, 세정 공정에 의하여 당해 유동화제도 제거할 수 있다. 세정 공정에서는, 유동화제(F)가 용해하기 쉬운 용액을 이용할 수 있다.On the obtained
땜납 범프 부착 전극 기판의 제조 방법에 의하면, 기판(2), 전극(3) 및 땜납 범프(1A)를 이 순서로 구비하는, 땜납 범프 부착 전극 기판(20)을 얻을 수 있다.According to the manufacturing method of the electrode board|substrate with solder bumps, the electrode board|
<접속 구조체의 제조 방법><Method for manufacturing bonded structure>
도 7의 (a) 및 도 7의 (b)는, 접속 구조체의 제조 과정의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 7의 (a) 및 도 7의 (b)를 참조하면서, 접속 구조체의 제조 방법에 대하여 설명한다. 먼저, 도 6의 (b)에 나타내는 땜납 범프 부착 전극 기판(20)을 미리 준비한다. 또, 복수의 다른 전극(5)을 표면에 갖는 다른 기판(4)을 준비한다. 그리고, 양자를, 땜납 범프(1A)와 다른 전극(5)이 대향하도록 배치한다. 그 후, 이들 부재의 적층체의 두께 방향(도 7의 (a)에 나타내는 화살표 A 및 화살표 B의 방향)으로 가압한다. 가압할 때에 전체를 땜납 범프(1A)의 융점보다 높은 온도(예를 들면 130~260℃)로 적어도 가열함으로써, 전극(3) 및 다른 전극(5)의 사이에 있어서 땜납 범프(1A)가 용융한다. 그 후, 전체를 냉각함으로써, 전극(3) 및 다른 전극(5)의 사이에 있어서 땜납층(1B)이 형성되어, 전극 사이가 전기적으로 접속된다. 땜납 범프(1A) 및 전극(5)의 산화를 억제하기 위하여, 산소를 차단한 분위기에서 가열하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 질소 등의 불활성 가스 분위기하에서의 가열이 바람직하다. 구체적으로는, 진공 리플로노, 질소 리플로노 등을 이용할 수 있다.7(a) and 7(b) are cross-sectional views schematically showing an example of a manufacturing process of a bonded structure. The manufacturing method of a bonded structure is demonstrated, referring FIG.7(a) and FIG.7(b). First, the
또한, 가열에 의하여 땜납 범프(1A)를 용해하여, 대향하는 전극(3)과 전극(5)을 보다 적합하게 접합하기 위하여, 환원 분위기하에서 가열하는 것이 바람직하다. 환원 분위기로 하기 위해서는, 수소 가스, 수소 라디칼, 폼산 등을 이용할 수 있다. 구체적으로는, 수소 환원로, 수소 리플로노, 수소 라디칼노, 폼산 노, 이들의 진공로, 연속로, 컨베이어노를 이용할 수 있다. 환원 분위기로 함으로써, 땜납 범프(1A) 표면의 산화 피막 및 전극(5) 표면의 산화 피막을 환원, 제거할 수 있기 때문에, 땜납 범프(1A)가 전극(5)에 젖음 확산이 쉬워져, 땜납층(1B)을 개재하여 전극(3) 및 전극(5) 사이에서 보다 안정된 접합이 달성된다.Moreover, in order to melt|dissolve the
또한, 안정된 접속을 실현하기 위하여, 압력을 가해도 된다. 도 6의 (b)에 나타내는 땜납 범프 부착 전극 기판(20)을 미리 준비한다. 또, 복수의 다른 전극(5)을 표면에 갖는 다른 기판(4)을 준비한다. 그리고, 양자를, 땜납 범프(1A)와 다른 전극(5)이 대향하도록 배치한다. 그 후, 이들 부재의 적층체의 두께 방향(도 7의 (a)에 나타내는 화살표 A 및 화살표 B의 방향)으로 가압한다. 가압할 때에 전체를 땜납 범프(1A)의 융점보다 높은 온도(예를 들면 130~260℃)로 적어도 가열함으로써, 전극(3) 및 다른 전극(5)의 사이에 있어서 땜납 범프(1A)가 용융한다. 그 후, 전체를 냉각함으로써, 전극(3) 및 다른 전극(5)의 사이에 있어서 땜납층(1B)이 형성되어, 전극 사이가 전기적으로 접속된다. 이 경우도, 땜납 범프(1A), 전극(5) 및 전극(3) 표면의 산화를 억제하기 위하여, 진공하, 질소 등 불활성 가스 분위기하, 환원 분위기하에서 상기 공정을 행하는 것이 바람직하다. 환원 분위기로 하는 방법으로서는, 상술한 수소 가스, 수소 라디칼, 폼산 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 수소 환원로, 수소 리플로노, 수소 라디칼노, 폼산 노, 이들의 진공로, 연속로, 컨베이어노 등을 이용할 수 있다.Moreover, in order to implement|achieve a stable connection, you may apply pressure. The
환원 분위기로 하는 방법으로서는, 환원 작용이 있는 재료를 이용할 수 있다. 예를 들면, 플럭스 재료 또는 플럭스 성분을 함유하는 재료를, 땜납 범프(1A), 전극(5) 및 전극(3) 근방에 배치할 수 있다. 플럭스 재료 및 플럭스 성분을 함유하는 재료를 함유하는 페이스트, 필름 등을 이용할 수 있다. 먼저, 도 6의 (b)에 나타내는 땜납 범프 부착 전극 기판(20)을 미리 준비한다. 전극 기판(20)의 땜납 범프(1A)가 형성된 면 전체, 또는 땜납 범프(1A) 및 땜납 범프(1A)를 포함하는 전극(3) 근방에, 플럭스 재료 또는 플럭스 성분을 함유하는 페이스트를 배치한다. 또, 복수의 다른 전극(5)을 표면에 갖는 다른 기판(4)을 준비한다. 그리고, 양자를, 땜납 범프(1A)와 다른 전극(5)이 대향하도록 배치한다. 그 후, 땜납 범프(1A)와 다른 전극(5)을, 예를 들면 플럭스 재료 또는 플럭스 성분을 함유하는 페이스트를 개재하여 접촉시킨 상태에서, 땜납 범프(1A)의 융점보다 높은 온도(예를 들면, 130℃~260℃)로 적어도 가열함으로써, 전극(3) 및 다른 전극(5)의 사이에 있어서 땜납 범프(1A)가 용융한다. 그 후, 전체를 냉각함으로써, 전극(3) 및 다른 전극(5)의 사이에 있어서 땜납층(1B)이 형성되어, 전극 사이가 전기적으로 접속된다. 그 후, 플럭스 성분을 세정 제거하면, 플럭스 잔사에 의한, 땜납층(1B), 전극(3) 및 전극(5)의 부식을 억제할 수 있다.As a method of setting the reducing atmosphere, a material having a reducing action can be used. For example, a flux material or a material containing a flux component can be disposed in the vicinity of the
다른 방법으로서는, 도 6의 (b)에 나타내는 땜납 범프 부착 전극 기판(20)을 미리 준비한다. 또, 복수의 다른 전극(5)을 표면에 갖는 다른 기판(4)을 준비하고, 기판(4)의 전극(5)을 갖는 면 전체, 또는 전극(5)의 표면 근방에 플럭스 재료 또는 플럭스 성분을 함유하는 페이스트를 배치한다. 그리고, 양자를, 땜납 범프(1A)와 다른 전극(5)이 대향하도록 배치한다. 그 후, 땜납 범프(1A)와 다른 전극(5)을, 예를 들면 플럭스 재료 및 플럭스 성분을 함유하는 페이스트를 개재하여 접촉시킨 상태에서, 땜납 범프(1A)의 융점보다 높은 온도(예를 들면, 130℃~260℃)로 적어도 가열함으로써, 전극(3) 및 다른 전극(5)의 사이에 있어서 땜납 범프(1A)가 용융한다. 그 후, 전체를 냉각함으로써, 전극(3) 및 다른 전극(5)의 사이에 있어서 땜납층(1B)이 형성되어, 전극 사이가 전기적으로 접속된다.As another method, the
또, 플럭스 성분을 함유하는 필름을 이용할 수도 있다. 도 6의 (b)에 나타내는 땜납 범프 부착 전극 기판(20)을 미리 준비한다. 전극 기판(20)의 땜납 범프(1A)가 형성된 면 측에 플럭스 성분을 함유하는 필름을 배치한다. 또, 복수의 다른 전극(5)을 표면에 갖는 다른 기판(4)을 준비한다. 그리고, 양자를, 땜납 범프(1A)와 다른 전극(5)이 대향하도록 배치한다. 그 후, 땜납 범프(1A)와 다른 전극(5)을, 플럭스 성분을 함유하는 필름을 개재하여 접촉시킨 상태에서, 또는, 대향하는 전극(3) 및 전극(5) 사이에 압력을 가하여, 당해 사이로부터 플럭스 성분을 함유하는 필름을 밀어내도록 하여, 땜납 범프(1A)와 전극(5)을 접촉시킨 상태에서, 땜납 범프(1A)의 융점보다 높은 온도(예를 들면, 130℃~260℃)로 적어도 가열함으로써, 전극(3) 및 다른 전극(5)의 사이에 있어서 땜납 범프(1A)가 용융한다. 그 후, 전체를 냉각함으로써, 전극(3) 및 다른 전극(5)의 사이에 있어서 땜납층(1B)이 형성되어, 전극 사이가 전기적으로 접속된다.In addition, a film containing a flux component can also be used. The
플럭스 성분을 함유하는 페이스트 및 필름은, 열경화성 재료를 함유하고 있어도 된다. 이로써, 땜납 범프(1A)의 용해와 동시에, 열경화성 성분이 경화하여, 전극 기판(20)과 기판(4)을 고정할 수 있다. 열경화성 재료의 경화는, 땜납 범프(1A)의 용해 가열과는 별도로, 후속 공정에서 다시 가열함으로써 실시해도 된다. 또, 플럭스 성분을 함유하는 필름을, 미리 기판(4)의 전극(5)이 형성된 면 측에 배치해 두어도 된다. 플럭스 성분을 함유하는 필름을 땜납 범프(1A) 측에 배치할지, 전극(5)을 갖는 기판(4) 측에 배치할지의 배치 위치의 선택은, 전극의 형상, 땜납 범프(1A)의 형상 및 사이즈, 접합 공정상의 사정 등에 맞추어 적절히 선택할 수 있다.The paste and film containing the flux component may contain a thermosetting material. Thereby, the thermosetting component hardens|cures simultaneously with the melt|dissolution of the
땜납 범프(1A)를 용해하기 위한 가열 방법으로서는, 진공하에서는, 예를 들면 리플로노 내의 가열판을 가열하여, 가열판에 접한 기판(2) 및 기판(4)을 개재하여 땜납 범프(1A)에 전달하는 방법, 적외선 등의 방사를 이용하는 방법이 있다. 또, 상술한 가열판 및 적외선을 이용하는 가열 방법에 더하여, 또는 병용하여, 가열된 기체 및 가스를 개재하여 땜납 범프(1A)를 가열하는 방법을 이용할 수 있다. 구체적으로는, 불활성 가스 및 질소, 수소, 수소 라디칼, 폼산을 가열함으로써, 땜납 범프(1A)를 가열할 수 있다. 플럭스 재료 및 플럭스 성분은, 석신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 벤조산, 및 말산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함해도 된다.As a heating method for dissolving the solder bumps 1A, for example, a heating plate in a reflow furnace is heated under vacuum and transferred to the solder bumps 1A via the
다른 방법으로서는, 마이크로파 등의 전자파를 이용하는 방법을 들 수 있다. 예를 들면, 전극(3), 전극(5) 및 땜납 범프(1A)의 성분이 가열되는 특정 전자파를 외부로부터 인가할 수 있다. 예를 들면, 기판(4) 및 기판(2)이 수지 기판인 경우, 기판(4) 및 기판(2)의 외측으로부터 특정 전자파를 조사하면, 기판(4) 및 기판(2)을 전자파가 투과하고, 전극(3) 및 땜납 범프(1A) 또는 전극(5)이 전자파에 의하여 가열된다. 이 방법의 경우, 접합하고자 하는 부분을 선택적으로 가열할 수 있기 때문에, 불필요한 열이력이 남지 않는 이점이 있다. 예를 들면, 기판(2) 및 기판(4)이 내열성이 낮은 재료여도, 땜납 범프(1A)를 용해하여 전극(3)과 전극(5)을 확실히 접합할 수 있다. 또, 접합하는 계 전체에 열이력이 남기 어렵기 때문에, 접합 후의 휨 및 분해를 억제하기 쉬운 이점이 있다. 또, 마이크로파를 이용하는 경우, 상술한 바와 같이 가열판, 적외선, 가열 가스 등을 이용하는 것보다, 단시간에 땜납 범프(1A)를 용해할 수 있기 때문에, 접합하고자 하는 계 전체에 대한 열이력을 적게 할 수 있는 이점이 있어, 상술한 효과가 얻어지기 쉽다. 또한, 마이크로파를 이용하면, 접합하고자 하는 또는 용해시키고자 하는 전극(3), 땜납 범프(1A) 및 전극(5) 부분만, 국소적으로 가열할 수 있다. 따라서, 계 전체를 가열할 필요가 없고, 내열성이 낮은 재료, 다른 전자 부품 등 열을 가하고 싶지 않은 것이 전극(3) 및 전극(5)의 근방에 있어도, 땜납 범프(1A)를 용해하여 접합할 수 있다.As another method, the method using electromagnetic waves, such as a microwave, is mentioned. For example, a specific electromagnetic wave in which the components of the
다른 방법으로서는, 초음파를 이용하는 방법을 들 수 있다. 예를 들면, 초음파 진동자를 기판(2)의 전극(3)과 반대 측에 배치하여, 초음파를 인가하면, 초음파의 진동 에너지에 의하여 땜납 범프(1A)가 용해한다. 이로써, 전극(3)과, 미리 전극(3)의 대향 위치에 배치되어 있던 전극(5)이, 땜납층(1B)을 개재하여 접합된다. 초음파에 의한 접합은, 단시간에 땜납 범프(1A)를 용해할 수 있기 때문에, 기판(2) 및 기판(4) 전체로 열을 가할 필요가 없고, 기판(2) 및 기판(4)이 내열성이 낮은 재료여도, 확실히 전극(3)과 전극(5)을 접합할 수 있다.As another method, the method using an ultrasonic wave is mentioned. For example, when an ultrasonic vibrator is disposed on the side opposite to the
도 7의 (b)는, 이와 같이 하여 얻어지는 접속 구조체(30)의 모식도이다. 즉, 도 7의 (b)는, 기판(2)이 갖는 전극(3)과, 다른 기판(4)이 갖는 다른 전극(5)이, 융착하여 형성된 땜납층(1B)을 개재하여 접속된 상태를 모식적으로 나타낸 것이다. 본 명세서에 있어서 "융착"이란, 전극의 적어도 일부가 열에 의하여 융해한 땜납(땜납 범프(1A))에 의하여 접합되고, 그 후, 이것이 고화하는 공정을 거침으로써 전극의 표면에 땜납이 접합된 상태를 의미한다. 접속 구조체(30)는, 기판 및 그 표면에 복수의 전극을 구비하는 제1 회로 부재와, 다른 기판 및 그 표면에 복수의 다른 전극을 구비하는 제2 회로 부재와, 복수의 전극 및 복수의 다른 전극 사이에 땜납층을 구비하는 것이라고 할 수 있다. 또한, 제1 회로 부재와 제2 회로 부재의 사이의 공간에는, 예를 들면 에폭시 수지를 주제(主劑)로 하는 언더필재를 충전할 수 있다.FIG.7(b) is a schematic diagram of the bonded
접속 구조체의 적용 대상으로써는, 반도체 메모리, 반도체 논리 칩 등의 접속부, 반도체 패키지의 1차 실장 및 2차 실장의 접속부, CMOS 화상 소자, 레이저 소자, LED 발광 소자 등의 접합체, 그들을 이용한 카메라, 센서, 액정 디스플레이, 퍼스널 컴퓨터, 휴대전화, 스마트폰, 태블릿 등의 디바이스를 들 수 있다.Examples of application objects of the connection structure include: semiconductor memory, connection parts of semiconductor logic chips, etc., primary and secondary mounting connection parts of semiconductor packages, CMOS image elements, laser elements, LED light emitting elements, etc., and cameras and sensors using them. , a liquid crystal display, a personal computer, a mobile phone, a smart phone, a tablet device, etc. are mentioned.
이상, 본 발명의 적절한 실시형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다.As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment.
실시예Example
이하, 실시예에 의하여 본 발명을 더 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
<땜납 범프 형성용 필름의 제작><Production of film for forming solder bumps>
(제작예 1)(Production Example 1)
공정 a1: 땜납 미립자의 분급Step a1: Classification of solder fine particles
Sn-Bi는 땜납 미립자(5N Plus사제, 융점 139℃, Type8) 100g을, 증류수에 침지하고, 초음파 분산시킨 후, 정치하여, 상등액에 부유하는 땜납 미립자를 회수했다. 이 조작을 반복하여, 10g의 땜납 미립자를 회수했다. 얻어진 땜납 미립자의 평균 입자경은 1.0μm, C.V.값은 42%였다.For Sn-Bi, 100 g of solder fine particles (manufactured by 5N Plus, melting point 139°C, Type 8) was immersed in distilled water, ultrasonically dispersed, and then left standing to recover solder fine particles floating in the supernatant. This operation was repeated to recover 10 g of solder fine particles. The obtained solder fine particles had an average particle diameter of 1.0 µm and a C.V. value of 42%.
공정 b1: 기체에 배치Process b1: Placement in gas
표 1에 나타내는, 개구 직경 2.3μmφ, 바닥부 직경 2.0μmφ, 깊이 2.0μm(바닥부 직경 2.0μmφ는, 개구를 상면에서 보면, 개구 직경 2.3μmφ의 중앙에 위치한다)의 오목부를 복수 갖는 기체(폴리이미드 필름, 두께 100μm)를 준비했다. 복수의 오목부는, 1.0μm의 간격으로 규칙적으로 배열시켰다. 공정 a에서 얻어진 땜납 미립자(평균 입자경 1.0μm, C.V.값 42%)를 기체의 오목부에 배치했다. 또한, 기체의 오목부가 형성된 면 측을 미점착 롤러로 문지름으로써 여분의 땜납 미립자를 제거하여, 오목부 내에만 땜납 미립자가 배치된 기체를 얻었다.As shown in Table 1, a base having a plurality of recesses of an opening diameter of 2.3 μmφ, a bottom diameter of 2.0 μmφ, and a depth of 2.0 μm (the bottom diameter of 2.0 μmφ is located at the center of the opening diameter of 2.3 μmφ when viewed from the top) ( A polyimide film, 100 µm in thickness) was prepared. The plurality of recesses were regularly arranged at intervals of 1.0 µm. The solder fine particles obtained in step a (average particle diameter of 1.0 µm, C.V. value of 42%) were placed in the recesses of the substrate. Further, excess solder fine particles were removed by rubbing the surface side of the base on which the recesses were formed with a non-adhesive roller to obtain a base in which the solder fine particles were arranged only in the recesses.
공정 c1: 땜납 입자의 형성Step c1: Formation of solder particles
공정 b1에서 오목부에 땜납 미립자가 배치된 기체를, 수소 환원로(신코 세이키 주식회사제, 진공 납땜 장치)에 넣고, 진공 배기 후, 수소 가스를 노 내에 도입하여 노 내를 수소로 채웠다. 그 후, 노 내를 280℃에서 20분 유지한 후, 다시 진공으로 배기하고, 질소를 도입하여 대기압으로 되돌리고 나서 노 내의 온도를 실온까지 낮춤으로써, 오목부의 내부에 땜납 입자를 형성했다.In step b1, the gas having solder fine particles disposed in the recesses was put into a hydrogen reduction furnace (manufactured by Shinko Seiki Co., Ltd., vacuum soldering apparatus), and after evacuation, hydrogen gas was introduced into the furnace to fill the furnace with hydrogen. Thereafter, the furnace was kept at 280°C for 20 minutes, evacuated again to vacuum, nitrogen was introduced to return to atmospheric pressure, and then the temperature in the furnace was lowered to room temperature to form solder particles inside the recesses.
<땜납 입자의 평가><Evaluation of Solder Particles>
공정 c1을 거쳐 얻은 기체의 일부를, SEM 관찰용 대좌 표면에 고정하고, 표면에 백금 스퍼터를 실시했다. SEM으로, 땜납 입자의 직경을 300개 측정하여, 평균 입자경 및 C.V.값을 산출했다. 결과를 표 2에 나타낸다. 또, 공정 c1을 거쳐 얻은 기체의 일부의 표면 형상을, 레이저 현미경(올림푸스 주식회사제, LEXT OLS5000-SAF)을 이용하여 측정하고, 기체 표면으로부터의 땜납 입자의 높이를 측정하여, 300개의 평균값을 산출했다. 결과를 표 2에 나타낸다.A part of the base obtained through the step c1 was fixed to the surface of the pedestal for SEM observation, and platinum sputtering was performed on the surface. By SEM, 300 solder particle diameters were measured, and the average particle diameter and C.V. value were computed. A result is shown in Table 2. In addition, the surface shape of a part of the substrate obtained through step c1 is measured using a laser microscope (manufactured by Olympus Co., Ltd., LEXT OLS5000-SAF), the height of the solder particles from the surface of the substrate is measured, and 300 average values are calculated did. A result is shown in Table 2.
공정 d1: 플럭스의 배치Process d1: batch of flux
다이하이드로터피네올 90질량부에 플럭스 성분으로서 아디프산 20질량부를 넣고, 혼합하여, 유동상으로 했다. 이 유동상을 공정 c1에서 얻어진 땜납 입자가 배치된 오목부 내에 배치했다. 그 후, 기체의 오목부가 형성된 면 측을 고무제 스퀴지로 문질러, 오목부에 충전되지 않았던 여분의 유동상(플럭스 성분)을 제거했다. 그 후, 추가로 무진 클린 클로스로 기재 표면을 닦아, 땜납 범프 형성용 필름을 제작했다.20 parts by mass of adipic acid was added as a flux component to 90 parts by mass of dihydroterpineol, and the mixture was mixed to form a fluidized bed. This fluidized bed was placed in a recess in which the solder particles obtained in step c1 were arranged. Thereafter, the surface side of the base on which the recesses were formed was rubbed with a rubber squeegee to remove the excess fluidized bed (flux component) that was not filled in the recesses. Thereafter, the substrate surface was further wiped with a dust-free clean cloth to prepare a film for forming solder bumps.
(제작예 2~6)(Production Examples 2 to 6)
오목부 사이즈 등을 표 1에 기재된 바와 같이 변경한 것 이외에는, 제작예 1과 동일하게 하여 땜납 범프 형성용 필름을 제작하여, 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다.Except having changed the recessed part size etc. as Table 1, it carried out similarly to Production Example 1, and produced and evaluated the film for solder bump formation. A result is shown in Table 2.
(제작예 7)(Production Example 7)
공정 c1 대신에, 이하의 공정 c2를 행한 것 이외에는, 제작예 1과 동일하게 하여 땜납 범프 형성용 필름을 제작하여, 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다.A film for solder bump formation was produced and evaluated in the same manner as in Production Example 1 except that the following step c2 was performed instead of the step c1. A result is shown in Table 2.
공정 c2: 땜납 입자의 형성Step c2: Formation of solder particles
공정 b1에서 오목부에 땜납 미립자가 배치된 기체를, 수소 라디칼 환원로(신코 세이키 주식회사제, 플라즈마 리플로 장치)에 투입하고, 진공 배기 후, 수소 가스를 노 내에 도입하여, 노 내를 수소 가스로 채웠다. 그 후, 노 내를 120℃로 조정하여, 5분간 수소 라디칼을 조사했다. 그 후, 진공 배기로 노 내의 수소 가스를 제거하며, 170℃까지 가열한 후, 질소를 노 내에 도입하여 대기압으로 되돌리고 나서 노 내의 온도를 실온까지 낮춤으로써, 땜납 입자를 형성했다.In step b1, the gas in which the solder fine particles are disposed in the recesses is introduced into a hydrogen radical reduction furnace (manufactured by Shinko Seiki Co., Ltd., plasma reflow apparatus), and after evacuation, hydrogen gas is introduced into the furnace to purify the furnace. filled with gas. Then, the inside of a furnace was adjusted to 120 degreeC, and hydrogen radical was irradiated for 5 minutes. Thereafter, the hydrogen gas in the furnace was removed by evacuation, heated to 170° C., nitrogen was introduced into the furnace to return to atmospheric pressure, and then the temperature in the furnace was lowered to room temperature to form solder particles.
(제작예 8~12)(Production Examples 8 to 12)
오목부 사이즈 등을 표 1에 기재된 바와 같이 변경한 것 이외에는, 제작예 7과 동일하게 하여 땜납 범프 형성용 필름을 제작하여, 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다.Except having changed the recessed part size etc. as Table 1, it carried out similarly to Production Example 7, the film for solder bump formation was produced, and it evaluated. A result is shown in Table 2.
(제작예 13)(Production Example 13)
공정 c1 대신에, 이하의 공정 c3을 행한 것 이외에는, 제작예 1과 동일하게 하여 땜납 범프 형성용 필름을 제작하여, 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다.Instead of the step c1, a film for forming solder bumps was produced and evaluated in the same manner as in Production Example 1 except that the following step c3 was performed. A result is shown in Table 2.
공정 c3: 땜납 입자의 형성Step c3: formation of solder particles
공정 b1에서 오목부에 땜납 미립자가 배치된 기체를, 폼산 환원로에 투입하고, 진공 배기 후, 폼산 가스를 노 내에 도입하여, 노 내를 폼산 가스로 채웠다. 그 후, 노 내를 130℃로 조정하여, 5분간 온도를 유지했다. 그 후, 진공 배기로 노 내의 폼산 가스를 제거하며, 180℃까지 가열한 후, 질소를 노 내에 도입하여 대기압으로 되돌리고 나서 노 내의 온도를 실온까지 낮춤으로써, 땜납 입자를 형성했다.In step b1, the gas in which the solder fine particles are disposed in the recesses was introduced into a formic acid reduction furnace, evacuated, and then formic acid gas was introduced into the furnace to fill the furnace with the formic acid gas. Then, the inside of a furnace was adjusted to 130 degreeC, and the temperature was maintained for 5 minutes. Thereafter, the formic acid gas in the furnace was removed by evacuation, heated to 180° C., nitrogen was introduced into the furnace to return to atmospheric pressure, and then the temperature in the furnace was lowered to room temperature to form solder particles.
(제작예 14~18)(Production Examples 14 to 18)
오목부 사이즈 등을 표 1에 기재된 바와 같이 변경한 것 이외에는, 제작예 13과 동일하게 하여 땜납 범프 형성용 필름을 제작하여, 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다.Except having changed the recessed part size etc. as Table 1 was carried out, it carried out similarly to Production Example 13, and produced and evaluated the film for solder bump formation. A result is shown in Table 2.
(제작예 19)(Production Example 19)
공정 c1 대신에, 이하의 공정 c4를 행한 것 이외에는, 제작예 1과 동일하게 하여 땜납 범프 형성용 필름을 제작하여, 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다.A film for forming solder bumps was produced and evaluated in the same manner as in Production Example 1 except that the following step c4 was performed instead of the step c1. A result is shown in Table 2.
공정 c4: 땜납 입자의 형성Step c4: formation of solder particles
공정 b1에서 오목부에 땜납 미립자가 배치된 기체를, 폼산 컨베이어 리플로노(Heller Industries, Inc.제, 1913MK)에 투입하고, 컨베이어로 반송하면서, 190℃로 조정된 질소 존, 질소 및 폼산 가스 혼합 존, 질소 존을 연속하여 통과시켰다. 질소 및 폼산 가스 혼합 존을 20분간으로 통과시켜, 오목부 내에 땜납 입자를 형성했다.In step b1, the gas in which the solder fine particles are arranged in the recesses is put into a formic acid conveyor reflono (manufactured by Heller Industries, Inc., 1913MK), and while conveying by the conveyor, the nitrogen zone, nitrogen and formic acid gas adjusted to 190°C The mixing zone and nitrogen zone were passed successively. A nitrogen and formic acid gas mixing zone was passed for 20 minutes to form solder particles in the recesses.
(제작예 20~24)(Production Examples 20-24)
오목부 사이즈 등을 표 1에 기재된 바와 같이 변경한 것 이외에는, 제작예 19와 동일하게 하여 땜납 범프 형성용 필름을 제작하여, 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다.Except having changed the recessed part size etc. as Table 1, it carried out similarly to Production Example 19, and produced and evaluated the film for solder bump formation. A result is shown in Table 2.
[표 1][Table 1]
[표 2][Table 2]
<땜납 범프 부착 평가 칩의 제작><Production of evaluation chip with solder bumps>
공정 e1: 평가 칩의 준비Step e1: Preparation of the evaluation chip
하기에 나타내는, 7종류의 금 범프 부착 칩(3.0×3.0mm, 두께: 0.5mm)을 준비했다.Seven types of chips with gold bumps (3.0 x 3.0 mm, thickness: 0.5 mm) shown below were prepared.
칩 C1…면적 100μm×100μm, 스페이스 40μm, 높이: 10μm, 범프수 362Chip C1… Area 100μm x 100μm, space 40μm, height 10μm, number of bumps 362
칩 C2…면적 75μm×75μm, 스페이스 20μm, 높이: 10μm, 범프수 362Chip C2… Area 75 μm×75 μm,
칩 C3…면적 40μm×40μm, 스페이스 16μm, 높이: 7μm, 범프수 362Chip C3… Area 40μm x 40μm, Space 16μm, Height: 7μm, Number of bumps 362
칩 C4…면적 20μm×20μm, 스페이스 7μm, 높이: 5μm, 범프수 362Chip C4…
칩 C5…면적 10μm×10μm, 스페이스 6μm, 높이: 3μm, 범프수 362Chip C5… Area 10μm x 10μm, Space 6μm, Height: 3μm, Number of bumps 362
칩 C6…면적 10μm×10μm, 스페이스 4μm, 높이: 3μm, 범프수 362Chip C6… Area 10μm x 10μm, Space 4μm, Height: 3μm, Number of bumps 362
칩 C7…면적 5μm×10μm, 스페이스 3μm, 높이: 2μm, 범프수 362Chip C7…
공정 f1: 땜납 범프 형성(폼산 가스 미사용)Process f1: Solder bump formation (without formic acid gas)
이하에 나타내는 i)~iii)의 수순에 따라, 공정 c2에서 제작한 땜납 범프 형성용 필름(제작예 7)을 이용하여, 금 범프 부착 칩(3.0×3.0mm, 두께: 0.5mm)에 땜납 범프를 형성했다.According to the procedures of i) to iii) shown below, using the film for forming solder bumps (Production Example 7) prepared in step c2, solder bumps to the chip with gold bumps (3.0 x 3.0 mm, thickness: 0.5 mm) has formed
i) 핫플레이트 상에, 두께 0.3mm의 유리판을 두고, 유리판 상에 금 범프를 위로 하여 평가 칩을 두었다.i) On a hot plate, a 0.3 mm-thick glass plate was placed, and an evaluation chip was placed on the glass plate with the gold bump facing up.
ii) 땜납 범프 형성용 필름의 오목부의 개구면 측을 아래로 향하게 하여, 평가 칩의 금 범프면과 땜납 범프 형성용 필름이 접촉하도록 배치했다. 또한, 땜납 범프 형성용 필름 상에 두께 0.3mm의 유리판을 올리고, 유리판 상에 스테인리스제의 추를 올려, 땜납 범프 형성용 필름을 금 범프에 밀착시켰다.ii) It was arrange|positioned so that the open surface side of the recessed part of the film for solder bump formation faced downward, and the gold bump surface of an evaluation chip and the film for solder bump formation contacted. Furthermore, a 0.3 mm-thick glass plate was placed on the film for solder bump formation, a stainless steel weight was placed on the glass plate, and the film for solder bump formation was brought into close contact with the gold bump.
iii) 질소 가스가 내부에 들어가는 조종(釣鐘)형의 유리 커버를 준비했다. 이 유리 커버에, ii)에서 준비한 평가 칩 상에 땜납 범프 형성용 필름이 적층한 샘플을 덮었다. 다음으로, 유리 커버 내에 질소 가스를 도입하여, 샘플 전체를 질소 분위기하에 두었다. 핫플레이트의 열판을 160℃로 승온하여, 5분 가열했다. 그 후, 핫플레이트를 실온으로까지 되돌린 후, 질소 가스를 끊어, 대기 개방했다. 최상부의 추, 유리판, 땜납 범프 형성용 필름의 순서로 제거했다. 계속해서, 메탄올 용액 중에 평가 칩을 침지하고, 유동상을 세정 제거하여, 진공 건조(40℃에서 60분)하여, 땜납 범프 부착 평가 칩을 얻었다.iii) A glass cover of a control type into which nitrogen gas enters was prepared. The sample in which the film for solder bump formation was laminated|stacked on this glass cover on the evaluation chip prepared in ii) was covered. Next, nitrogen gas was introduced into the glass cover, and the entire sample was placed under a nitrogen atmosphere. The hot platen of the hotplate was heated up to 160 degreeC, and it heated for 5 minutes. Then, after returning the hotplate to room temperature, nitrogen gas was cut off and it was released to atmosphere. The uppermost weight, the glass plate, and the film for solder bump formation were removed in this order. Then, the evaluation chip was immersed in a methanol solution, the fluidized bed was wash-removed, it vacuum-dried (40 degreeC for 60 minutes), and the evaluation chip with solder bump was obtained.
<땜납 범프의 평가: 폼산 가스 미사용><Evaluation of solder bumps: no use of formic acid gas>
공정 f1을 거쳐 얻은 평가 칩을, SEM 관찰용 대좌 표면에 고정하고, 표면에 백금 스퍼터를 실시했다. SEM으로, 30개의 금 범프에 대하여, 금 범프 상에 놓인, 땜납 범프수를 세어, 하나의 금 범프 상에 놓인 땜납 범프의 평균 개수를 산출했다. 결과를 표 3에 나타낸다. 또, 레이저 현미경(올림푸스 주식회사제, LEXT OLS5000-SAF)을 이용하여 금 범프로부터의 땜납 범프의 높이를 측정하여, 100개의 평균값을 산출했다. 결과를 표 3에 나타낸다.The evaluation chip obtained through the process f1 was fixed to the pedestal surface for SEM observation, and platinum sputtering was performed on the surface. By SEM, for 30 gold bumps, the number of solder bumps placed on the gold bumps was counted to calculate the average number of solder bumps placed on one gold bump. A result is shown in Table 3. Moreover, the height of the solder bump from the gold bump was measured using the laser microscope (The Olympus Co., Ltd. make, LEXT OLS5000-SAF), and the average value of 100 pieces was computed. A result is shown in Table 3.
제작예 7의 땜납 범프 형성용 필름 대신에, 제작예 8~12의 땜납 범프 형성용 필름을 이용한 것 이외에는, 상기와 동일한 방법으로 땜납 범프 형성 및 그 평가를 행했다.Solder bump formation and its evaluation were performed by the method similar to the above except having used the film for solder bump formation of Production Examples 8-12 instead of the film for solder bump formation of Production Example 7.
평가 결과를 표 3에 나타낸다.Table 3 shows the evaluation results.
(비교 제작예 1)(Comparative Production Example 1)
공정 d1(플럭스의 배치)를 실시하지 않았던 것 이외에는, 제작예 8과 동일하게 하여 오목부 내에 땜납 입자를 갖는 비교용 땜납 범프 형성용 필름을 제작했다. 이 비교용 땜납 범프 형성용 필름을 이용한 것 이외에는, 공정 f1과 동일한 방법으로 땜납 범프 형성 및 그 평가를 행했다. 결과를 표 3에 나타낸다.A film for forming solder bumps for comparison having solder particles in the recesses was produced in the same manner as in Production Example 8 except that the step d1 (disposition of the flux) was not performed. Solder bump formation and its evaluation were performed by the method similar to process f1 except having used this film for comparative solder bump formation. A result is shown in Table 3.
[표 3][Table 3]
제작예 7~12에서는, 평가 칩의 금 범프 상에 땜납 범프를 형성할 수 있었지만, 비교 제작예 1에서는 어느 평가 칩에 있어서도 금 범프 상에 땜납 범프는 관찰되지 않았다.In Production Examples 7 to 12, solder bumps could be formed on the gold bumps of the evaluation chip, but in Comparative Production Example 1, solder bumps were not observed on the gold bumps in any of the evaluation chips.
비교 제작예 1의 오목부 내에는, 플럭스를 포함하는 유동상이 없었기 때문에, 땜납 입자의 표면 산화 피막이 환원되지 않고, 금 범프에 대한 땜납 입자의 젖음 확산도 일어나지 않았다.Since there was no flux-containing fluidized bed in the recesses of Comparative Production Example 1, the surface oxide film of the solder particles was not reduced, and wet diffusion of the solder particles to the gold bumps did not occur.
플럭스 성분을 함유하는 유동상이, 땜납 입자와 함께 오목부 내에 수용되어 있는 점에서, 가열에 의하여 플럭스 성분이 땜납 입자 표면의 산화 피막을 제거함과 함께, 금 범프(전극) 표면의 세정도 행한다. 그리고, 땜납 입자가 용해하면서 유동상에 의하여 금 범프 표면으로 옮겨져, 금 범프 상에 땜납 범프를 형성할 수 있다. 도 1에 나타나바는 와 같이, 유동상이 오목부 내에 존재하고 있기 때문에, 유동상에 의하여, 금 범프(전극)와 대향하는 땜납 입자 표면 근방의 산화 피막이 제거되며, 땜납 입자와 금 범프의 접촉이 활성화된다. 오목부의 개구면이 금 범프면에 접하고 있는 상태로 가열하기 위하여, 땜납 입자는, 금 범프 표면에 접할 수 있다. 이때, 오목부의 벽면이 있기 때문에, 땜납 입자 및 플럭스의 땜납 범프 형성용 부재의 면 방향에 대한 유동이 억제되어, 금 범프 상에 땜납 범프를 형성할 수 있다. 또, 동일한 이유에서, 인접하는 오목부의 땜납 입자끼리가 접합하기 어려워, 양호한 땜납 범프를 형성할 수 있다. 범프 형성 시의 가열 온도 및 시간에 따라, 금 범프 표면과의 젖음 확산량을 제어할 필요가 있지만, 땜납 입자와 플럭스가 오목부에 수납된 상태에서, 금 범프면에 눌리고 있기 때문에, 상기 이유에서 인접 간의 땜납 입자끼리의 결합이 하기 어려워, 가열 온도와 시간에 있어서의 우도가 크다. 따라서, 산업 이용상 안정된 땜납 범프 형성이 달성된다. 또한, 금 범프가 없는 부분에, 플럭스 성분 및 땜납 입자가 소량 보였지만, 평가 칩을 메탄올 중에서 세정함으로써, 그들을 제거할 수 있었다. 금 범프 이외의 평가 칩 표면에도, 오목부 개구면이 면하고 있지만, 금 범프가 다른 면보다 높기 때문에, 오목부 개구면이 닿기 어려워, 땜납 입자는 평가 칩 측으로 이동하기 어렵다. 또, 부분적으로 오목부 개구면이 평가 칩 측에 접하고 있어도, 땜납이 젖음 확산되는 금속(전극)이 없기 때문에, 그 후의 세정으로 간단하게 제거할 수 있다. 또, 상술에서 나타낸 바와 같이, 오목부 내에 땜납 입자와 플럭스가 있기 때문에, 땜납 범프 형성용 부재의 면 방향으로 땜납 입자의 유동이 억제되어, 금 범프의 쇼트 불량 등을 일으키기 힘들다.Since the fluidized bed containing the flux component is accommodated in the recesses together with the solder particles, the flux component removes the oxide film on the surface of the solder particles by heating and also cleans the surface of the gold bumps (electrodes). Then, while the solder particles are melted, they are transferred to the surface of the gold bumps by the fluidized bed, so that solder bumps can be formed on the gold bumps. As shown in Fig. 1, since the fluidized bed exists in the recess, the oxide film near the surface of the solder particles facing the gold bumps (electrodes) is removed by the fluidized bed, and the contact between the solder particles and the gold bumps is prevented. is activated In order to heat in a state in which the opening surface of the concave portion is in contact with the gold bump surface, the solder particles may contact the gold bump surface. At this time, since there is a wall surface of the concave portion, the flow of solder particles and flux in the plane direction of the solder bump forming member is suppressed, and solder bumps can be formed on the gold bumps. Further, for the same reason, it is difficult to join solder particles in adjacent concave portions, so that good solder bumps can be formed. It is necessary to control the amount of wetting and diffusion with the gold bump surface depending on the heating temperature and time for forming the bump. It is difficult to couple|bond the solder particle|grains between adjacent ones, and the likelihood in heating temperature and time is large. Therefore, stable solder bump formation for industrial use is achieved. In addition, although a small amount of flux components and solder particles were seen in the portion without gold bumps, they were able to be removed by washing the evaluation chip in methanol. The concave opening faces also face the evaluation chip surface other than the gold bumps, but since the gold bumps are higher than the other surfaces, the concave openings are difficult to reach and the solder particles are difficult to move toward the evaluation chip. Further, even if the opening surface of the recess is partially in contact with the evaluation chip side, since there is no metal (electrode) through which the solder is wetted and diffused, it can be easily removed by subsequent washing. Further, as described above, since the solder particles and flux are present in the recesses, the flow of the solder particles in the surface direction of the member for forming solder bumps is suppressed, and short-circuit defects in the gold bumps are less likely to occur.
비교 제작예 1과 같이, 유동상이 없는 경우, 가열해도 땜납 입자의 표면 산화 피막을 충분히 환원할 수 없고, 또한 땜납 입자를 금 범프(전극)까지 유동시키는 것은 어려워, 안정적으로 땜납 범프를 형성하는 것이 곤란하다.As in Comparative Production Example 1, in the absence of a fluidized bed, the surface oxide film of the solder particles cannot be sufficiently reduced even when heated, and it is difficult to flow the solder particles to the gold bumps (electrodes), so it is difficult to form the solder bumps stably. It is difficult.
공정 f2: 땜납 범프 형성(폼산 가스 사용)Process f2: Solder bump formation (using formic acid gas)
이하에 나타내는 i)~iii)의 수순에 따라, 공정 c2에서 제작한 땜납 범프 형성용 필름(제작예 7)을 이용하여, 금 범프 부착 칩(3.0×3.0mm, 두께: 0.5mm)에 땜납 범프를 형성했다.According to the procedures of i) to iii) shown below, using the film for forming solder bumps (Production Example 7) prepared in step c2, solder bumps to the chip with gold bumps (3.0 x 3.0 mm, thickness: 0.5 mm) has formed
i) 두께 5mm의 스테인리스판 상에, 두께 0.3mm의 유리판을 두고, 유리판 상에 금 범프를 위로 하여 평가 칩을 두었다.i) On a stainless steel plate with a thickness of 5 mm, a glass plate with a thickness of 0.3 mm was placed, and an evaluation chip was placed on the glass plate with a gold bump facing up.
ii) 땜납 범프 형성용 필름의 오목부의 개구면 측을 아래로 향하게 하여, 평가 칩의 금 범프면과 땜납 범프 형성용 필름이 접촉하도록 배치했다. 또한, 땜납 범프 형성용 필름 상에 두께 0.3mm의 유리판을 올리고, 유리판 상에 스테인리스제의 추를 올려, 땜납 범프 형성용 필름을 금 범프에 밀착시켰다.ii) It was arrange|positioned so that the open surface side of the recessed part of the film for solder bump formation faced downward, and the gold bump surface of an evaluation chip and the film for solder bump formation contacted. Furthermore, a 0.3 mm-thick glass plate was placed on the film for solder bump formation, a stainless steel weight was placed on the glass plate, and the film for solder bump formation was brought into close contact with the gold bump.
iii) 폼산 리플로 컨베이어노(Heller Industries Inc. 1936MKV)의 벨트 컨베이어 상에, ii)에서 준비한 스테인리스판을 올려, 40mm/s의 속도로 흘렸다. 컨베이어노 내에서는, 샘플은 먼저 질소 가스 존을 통과했다. 이 때, 샘플 주변의 산소가 제거되었다. 계속해서 150℃로 가열된 질소 가스의 존을 통과하고, 또한, 180℃의 폼산 가스(4%)의 존을 통과하며, 그 후, 160℃로 설정된 진공 챔버 내에 도입되었다. 진공 챔버가 닫힌 후, 챔버 내를 진공으로 1분 유지하고, 질소 가스를 도입하여 대기압으로 되돌린 후, 샘플은 진공 챔버를 나와, 질소 가스 분위기의 냉각 존을 통과하여 실온으로 되돌려졌다. 최상부의 추, 유리판, 땜납 범프 형성용 필름의 순서로 제거했다. 계속해서, 메탄올 용액 중에 평가 칩을 침지하고, 유동상을 세정 제거하여, 진공 건조(40℃에서 60분)하여, 땜납 범프 부착 평가 칩을 얻었다.iii) The stainless steel plate prepared in ii) was placed on a belt conveyor of a formic acid reflow conveyor furnace (Heller Industries Inc. 1936MKV) and flowed at a speed of 40 mm/s. In the conveyor furnace, the sample first passed through a nitrogen gas zone. At this time, oxygen around the sample was removed. Subsequently, it passed through a zone of nitrogen gas heated to 150°C, and also passed through a zone of formic acid gas (4%) at 180°C, and then introduced into a vacuum chamber set at 160°C. After the vacuum chamber was closed, the inside of the chamber was maintained at vacuum for 1 minute, nitrogen gas was introduced to return to atmospheric pressure, and then the sample exited the vacuum chamber, passed through a cooling zone of nitrogen gas atmosphere, and returned to room temperature. The uppermost weight, the glass plate, and the film for solder bump formation were removed in this order. Then, the evaluation chip was immersed in a methanol solution, the fluidized bed was wash-removed, it vacuum-dried (40 degreeC for 60 minutes), and the evaluation chip with solder bump was obtained.
<땜납 범프의 평가: 폼산 가스 사용><Evaluation of solder bumps: using formic acid gas>
공정 f2를 거쳐 얻은 평가 칩을, SEM 관찰용 대좌 표면에 고정하고, 표면에 백금 스퍼터를 실시했다. SEM으로, 30개의 금 범프에 대하여, 금 범프 상에 놓인, 땜납 범프수를 세어, 하나의 금 범프 상에 놓인 땜납 범프의 평균 개수를 산출했다. 결과를 표 3에 나타낸다. 또, 레이저 현미경(올림푸스 주식회사제, LEXT OLS5000-SAF)을 이용하여 금 범프로부터의 땜납 범프의 높이를 측정하여, 100개의 평균값을 산출했다. 결과를 표 4에 나타낸다.The evaluation chip obtained through the process f2 was fixed to the pedestal surface for SEM observation, and platinum sputtering was performed on the surface. By SEM, for 30 gold bumps, the number of solder bumps placed on the gold bumps was counted to calculate the average number of solder bumps placed on one gold bump. A result is shown in Table 3. Moreover, the height of the solder bump from the gold bump was measured using the laser microscope (The Olympus Co., Ltd. make, LEXT OLS5000-SAF), and the average value of 100 pieces was computed. A result is shown in Table 4.
제작예 7의 땜납 범프 형성용 필름 대신에, 제작예 8~12의 땜납 범프 형성용 필름을 이용한 것 이외에는, 공정 f2와 동일한 방법으로 땜납 범프 형성 및 그 평가를 행했다. 평가 결과를 표 4에 나타낸다.Solder bump formation and its evaluation were performed by the method similar to process f2 except having used the film for solder bump formation of Production Examples 8-12 instead of the film for solder bump formation of Production Example 7. Table 4 shows the evaluation results.
비교 제작예 1에서 얻은 비교용 땜납 범프 형성용 필름을 이용한 것 이외에는, 공정 f2와 동일한 방법으로 땜납 범프 형성 및 그 평가를 행했다. 결과를 표 4에 나타낸다.Solder bump formation and its evaluation were performed by the method similar to process f2 except having used the film for comparative solder bump formation obtained in Comparative Production Example 1. A result is shown in Table 4.
[표 4][Table 4]
제작예 7~12에서는, 금 범프 상에 땜납 범프를 형성할 수 있었다. 특히, 폼산 가스 분위기로 하지 않았던 경우(표 3)와 비교하여, 땜납 범프수가 증가하는 경향이 있다. 이것은, 오목부 내의 땜납 입자의 표면 산화 피막이, 유동상에 포함되는 플럭스 성분과 폼산 가스에 의하여 충분히 환원된 것과, 금 패드 표면의 유기물도 폼산 가스로 제거되었기 때문에, 금 범프 상에 땜납 범프가 형성되기 쉬웠다고 생각된다. 폼산 가스 분위기를 이용하여 얻어진 땜납 범프를 현미경 및 전자 현미경으로 관찰하면, 폼산 가스 분위기를 이용하지 않고 얻어진 땜납 범프보다, 구형의 왜곡이 적었다. 이것은, 가열 후에 진공 챔버 내에서 진공 상태가 됨으로써, 땜납 범프 내의 기포가 제거되며, 또 유동상의 저분자 성분도 충분히 증발하기 때문에, 땜납 범프가 왜곡이 적은 구형이 되었다고 생각된다.In Production Examples 7 to 12, it was possible to form solder bumps on the gold bumps. In particular, compared with the case where the formic acid gas atmosphere was not used (Table 3), the number of solder bumps tends to increase. This is because the surface oxide film of the solder particles in the recess was sufficiently reduced by the flux component contained in the fluidized bed and the formic acid gas, and the organic matter on the surface of the gold pad was also removed with the formic acid gas, so solder bumps were formed on the gold bumps. I think it was easy to become. When the solder bumps obtained using the formic acid gas atmosphere were observed with a microscope and an electron microscope, the spherical distortion was less than that of the solder bumps obtained without using the formic acid gas atmosphere. This is considered to be a spherical shape with little distortion, since air bubbles in the solder bumps are removed and the low molecular weight components of the fluidized phase are sufficiently evaporated as a result of the vacuum in the vacuum chamber after heating.
비교 제작예 1에서는, 금 범프 상에 땜납 범프의 형성이 확인되었지만, 제작예 7~12와 비교하여, 범프수가 적은 경향이 있었다. 동일한 비교 제작예 1을 이용한 경우이더라도, 폼산 가스 분위기로 하지 않았을 때는, 땜납 범프의 형성은 볼 수 없었지만, 폼산 가스 분위기로 했을 때는, 일부의 오목부 내의 땜납 입자는 폼산 가스에 의하여 표면 산화막이 제거되며, 금 범프 상에 일정량 놓였다. 단, 오목부의 옆을 금 범프에 누르고 있기 때문에, 폼산 가스가 오목부 내의 땜납 입자의 표면 산화막을 충분히 제거하는 것에는 이르지 않았다고 생각된다.In Comparative Production Example 1, formation of solder bumps was confirmed on the gold bumps, but compared with Production Examples 7 to 12, the number of bumps tended to be small. Even when the same Comparative Production Example 1 was used, the formation of solder bumps was not observed when the formic acid gas atmosphere was not used. However, when the formic acid gas atmosphere was used, the surface oxide film was removed from the solder particles in some recesses by the formic acid gas atmosphere. and placed on the gold bump in a certain amount. However, since the side of the recess is pressed against the gold bump, it is considered that the formic acid gas does not sufficiently remove the surface oxide film of the solder particles in the recess.
<접속 구조체의 제작><Production of connection structure>
공정 g1: 평가 기판의 준비Step g1: Preparation of the evaluation substrate
하기에 나타내는, 7종류의 금 범프 부착 기판(70×25mm, 두께: 0.5mm)을 준비했다. 또한, 이들 금 범프에는 저항 측정용의 인출 배선도 형성되어 있다.Seven types of substrates with gold bumps (70 x 25 mm, thickness: 0.5 mm) shown below were prepared. Further, lead wires for resistance measurement are also formed on these gold bumps.
기판 D1…면적 100μm×100μm, 스페이스 40μm, 높이: 4μm, 범프수 362Substrate D1... Area 100 μm×100 μm, Space 40 μm, Height: 4 μm, Number of bumps 362
기판 D2…면적 75μm×75μm, 스페이스 20μm, 높이: 4μm, 범프수 362Substrate D2... Area 75 μm×75 μm,
기판 D3…면적 40μm×40μm, 스페이스 16μm, 높이: 4μm, 범프수 362Substrate D3... Area 40 μm×40 μm, space 16 μm, height: 4 μm, number of bumps 362
기판 D4…면적 20μm×20μm, 스페이스 7μm, 높이: 4μm, 범프수 362Substrate D4...
기판 D5…면적 10μm×10μm, 스페이스 6μm, 높이: 3μm, 범프수 362Substrate D5... Area 10μm x 10μm, Space 6μm, Height: 3μm, Number of bumps 362
기판 D6…면적 10μm×10μm, 스페이스 4μm, 높이: 3μm, 범프수 362Substrate D6... Area 10μm x 10μm, Space 4μm, Height: 3μm, Number of bumps 362
기판 D7…면적 5μm×10μm, 스페이스 3μm, 높이: 3μm, 범프수 362Substrate D7...
공정 h1: 전극의 접합Step h1: bonding of electrodes
이하에 나타내는 i)~iii)의 수순에 따라, 공정 f1에서 제작한 땜납 범프 부착 평가 칩을 이용하여, 금 범프 부착 평가 기판과 땜납 범프를 개재하여 접속했다.According to the procedures of i) to iii) shown below, using the evaluation chip with solder bumps produced in step f1, the evaluation board with gold bumps and the solder bumps were connected via the solder bumps.
i) 폼산 리플로노(신코 세이키 주식회사제, 배치식 진공 납땜 장치)의 하부 열판에, 금 범프를 위로 하여 평가 기판을 두었다.i) An evaluation board was placed on the lower hot plate of a formic acid reflow furnace (manufactured by Shinko Seiki Co., Ltd., batch type vacuum soldering apparatus) with the gold bumps facing up.
ii) 땜납 범프가 형성된 평가 칩의 땜납 범프면을 아래로 향하게 하고, 평가 기판의 금 범프면과 땜납 범프가 접촉하도록 배치하여, 움직이지 않도록 고정했다.ii) The solder bump surface of the evaluation chip on which the solder bumps were formed was facing down, and the gold bump surface of the evaluation board was placed so that the solder bump was in contact, and fixed so as not to move.
iii) 폼산 진공 리플로노를 작동시켜, 진공 배기 후, 폼산 가스를 충전하고, 하부 열판을 180℃로 승온하여, 5분 가열했다. 그 후, 진공 배기로 폼산 가스를 배출 후, 질소 치환을 행하고, 하부 열판을 실온까지 되돌려, 노 내를 대기에 개방했다. 평가 칩과 평가 기판의 사이에 점도를 조정한 언더필재(히타치 가세이 주식회사제, CEL 시리즈)를 적당량 넣고, 진공 배기로 충전 후, 165℃에서 2시간 경화시켜, 평가 칩과 평가 기판의 접속 구조체를 제작했다. 접속 구조체에 있어서의 각 재료의 조합은 이하와 같다.iii) The formic acid vacuum reflow furnace was operated, evacuated, filled with formic acid gas, and the lower hot plate was heated to 180° C. and heated for 5 minutes. Thereafter, after exhausting the formic acid gas by vacuum evacuation, nitrogen substitution was performed, the lower hot plate was returned to room temperature, and the furnace interior was opened to the atmosphere. An appropriate amount of an underfill material (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., CEL series) having adjusted viscosity is placed between the evaluation chip and the evaluation substrate, filled with vacuum evacuation, cured at 165° C. for 2 hours, and the bonding structure between the evaluation chip and the evaluation substrate is obtained. made The combination of each material in a bonded structure is as follows.
(1) 칩 C1/땜납 범프 형성용 필름/기판 D1(1) Chip C1/film/substrate D1 for forming solder bumps
(2) 칩 C2/땜납 범프 형성용 필름/기판 D2(2) Chip C2/film for forming solder bumps/substrate D2
(3) 칩 C3/땜납 범프 형성용 필름/기판 D3(3) Chip C3/film for forming solder bumps/substrate D3
(4) 칩 C4/땜납 범프 형성용 필름/기판 D4(4) Chip C4/film for forming solder bumps/substrate D4
(5) 칩 C5/땜납 범프 형성용 필름/기판 D5(5) Chip C5/film for forming solder bumps/substrate D5
(6) 칩 C6/땜납 범프 형성용 필름/기판 D6(6) Chip C6/film for forming solder bumps/substrate D6
(7) 칩 C7/땜납 범프 형성용 필름/기판 D7(7) Chip C7/film for forming solder bumps/substrate D7
<접속 구조체의 평가><Evaluation of connection structure>
얻어진 접속 구조체의 일부에 대하여, 도통 저항 시험 및 절연 저항 시험을 이하와 같이 행했다.About a part of the obtained bonded structure, the conduction resistance test and the insulation resistance test were performed as follows.
(도통 저항 시험-흡습 내열 시험)(Constant resistance test - moisture absorption and heat resistance test)
금 범프 부착 칩(범프)/금 범프 부착 기판(범프) 사이의 도통 저항에 관하여, 도통 저항의 초깃값과 흡습 내열 시험(온도 85℃, 습도 85%의 조건에서 100, 500, 1000시간 방치) 후의 값을, 20샘플에 대하여 측정하고, 그들의 평균값을 산출했다.Conduction resistance between the chip with gold bumps (bump) and the board with gold bumps (bump) The later value was measured about 20 samples, and those average values were computed.
얻어진 평균값으로부터 하기 기준에 따라 도통 저항을 평가했다. 결과를 표 5에 나타낸다. 또한, 흡습 내열 시험 1000시간 후에, 하기 A 또는 B의 기준을 충족시키는 경우는 도통 저항이 양호하다고 할 수 있다.From the obtained average value, conduction|electrical_connection resistance was evaluated according to the following reference|standard. A result is shown in Table 5. Further, it can be said that the conduction resistance is good when the following criteria A or B are satisfied after 1000 hours of the moisture absorption and heat resistance test.
A: 도통 저항의 평균값이 2Ω 미만A: The average value of the conduction resistance is less than 2Ω
B: 도통 저항의 평균값이 2Ω 이상 5Ω 미만B: Average value of conduction resistance is 2Ω or more and less than 5Ω
C: 도통 저항의 평균값이 5Ω 이상 10Ω 미만C: The average value of the conduction resistance is 5 Ω or more and less than 10 Ω
D: 도통 저항의 평균값이 10Ω 이상 20Ω 미만D: The average value of the continuity resistance is 10 Ω or more and less than 20 Ω
E: 도통 저항의 평균값이 20Ω 이상E: The average value of the conduction resistance is 20 Ω or more
(도통 저항 시험-고온 방치 시험)(Continuation Resistance Test - High Temperature Leaving Test)
금 범프 부착 칩(범프)/금 범프 부착 기판(범프) 사이의 도통 저항에 관하여, 도통 저항의 초깃값과 고온 방치 시험(온도 100℃의 조건에서 100, 500, 1000시간 방치) 후의 값을, 20샘플에 대하여 측정했다. 또한, 고온 방치 후는, 낙하 충격을 가하여, 낙하 충격 후의 샘플의 도통 저항을 측정했다. 낙하 충격은, 접속 구조체를, 금속판에 나사 정하고, 높이 50cm에서 낙하시킴으로써 발생시켰다. 낙하 후, 가장 충격이 큰 칩 코너의 땜납 접합부(4개소)에 있어서 직류 저항값을 측정하고, 측정값이 초기 저항으로부터 5배 이상 증가했을 때에 파단이 발생했다고 간주하여, 평가를 행했다. 또한, 각 샘플당 4개소에서, 합계 80개소의 측정을 행했다. 결과를 표 6에 나타낸다. 낙하 횟수 20회 후에 하기 A 또는 B의 기준을 충족시키는 경우를 땜납 접속 신뢰성이 양호하다고 평가했다.With respect to the conduction resistance between the chip with gold bumps (bump) and the substrate with gold bumps (bump), the initial value of the conduction resistance and the value after a high temperature exposure test (100, 500, and 1000 hours at a temperature of 100°C), It measured about 20 samples. In addition, after leaving high temperature, the drop impact was applied and the conduction resistance of the sample after a drop impact was measured. The drop impact was generated by screwing the bonded structure to a metal plate and dropping it from a height of 50 cm. After the fall, the DC resistance value was measured in the solder joint portions (4 places) of the chip corner with the greatest impact, and when the measured value increased 5 times or more from the initial resistance, it was considered that fracture had occurred, and evaluation was performed. In addition, in 4 places for each sample, a total of 80 places was measured. A result is shown in Table 6. The solder connection reliability was evaluated as favorable in the case where the following criteria of A or B were satisfied after 20 falls.
A: 초기 저항으로부터 5배 이상 증가한 땜납 접속부가, 0개소였다.A: There were 0 places where the solder joint increased 5 times or more from the initial resistance.
B: 초기 저항으로부터 5배 이상 증가한 땜납 접속부가, 1개소 이상 5개소 이하였다.B: The solder joint portions increased by 5 times or more from the initial resistance were 1 or more and 5 or less.
C: 초기 저항으로부터 5배 이상 증가한 땜납 접속부가, 6개소 이상 20개소 이하였다.C: The solder joint portions increased by 5 times or more from the initial resistance were 6 or more and 20 or less.
D: 초기 저항으로부터 5배 이상 증가한 땜납 접속부가, 21개소 이상이었다.D: There were 21 or more solder joints, which increased 5 times or more from the initial resistance.
(절연 저항 시험)(Insulation resistance test)
칩 전극 간의 절연 저항에 관하여, 절연 저항의 초깃값과 마이그레이션 시험(온도 60℃, 습도 90%, 20V 인가의 조건에서 100, 500, 1000시간 방치) 후의 값을, 20샘플에 대하여 측정하여, 전체 20샘플 중, 절연 저항값이 109Ω 이상이 되는 샘플의 비율을 산출했다. 얻어진 비율로부터 하기 기준에 따라 절연 저항을 평가했다. 결과를 표 7에 나타낸다. 또한, 마이그레이션 시험 1000시간 후에, 하기 A 또는 B의 기준을 충족시킨 경우는 절연 저항이 양호하다고 할 수 있다.Regarding the insulation resistance between the chip electrodes, the initial value of the insulation resistance and the value after the migration test (100, 500, and 1000 hours left under conditions of
A: 절연 저항값 109Ω 이상의 비율이 100%A: 100% of
B: 절연 저항값 109Ω 이상의 비율이 90% 이상 100% 미만B:
C: 절연 저항값 109Ω 이상의 비율이 80% 이상 90% 미만C:
D: 절연 저항값 109Ω 이상의 비율이 50% 이상 80% 미만D:
E: 절연 저항값 109Ω 이상의 비율이 50% 미만E:
[표 5][Table 5]
[표 6][Table 6]
[표 7][Table 7]
<땜납 범프 형성용 필름의 제작><Production of film for forming solder bumps>
공정 i1: 평가용 기체의 제작Process i1: Production of evaluation gas
6인치의 실리콘 웨이퍼 상에, 액상 감광성 레지스트(히타치 가세이 주식회사제, AH 시리즈)를 스핀 코트법으로 2.3μm의 두께로 도포했다. 이 실리콘 웨이퍼 상의 감광성 레지스트를 노광·현상하여, 개구 직경 3.1μmφ, 바닥부 직경 2.0μmφ, 깊이 2.3μm(바닥부 직경 2.0μmφ는, 개구를 상면에서 보면, 개구 직경 3.1μmφ의 중앙에 위치한다)의 오목부를 갖는 평가 패턴을 형성했다. 또한, 이 평가 패턴은, 하나가 20mm×20mm의 사이즈이며, 그 중심의 10mm×10mm의 에어리어에 상술한 오목부가 배치되어 있다. 오목부의 위치는, 후술하는 평가 칩 C8의 전극 배치 패턴에 상대(相對)한 위치(X방향 피치, Y방향 피치)에 배치되어 있고, 3개소의 얼라인먼트 마크도 배치했다. 이것을 다이서에 의하여 20mm×20mm의 사이즈로 잘라내 평가용 기체 1을 얻었다. 평가용 기체의 개요를 표 8에 나타낸다.On a 6-inch silicon wafer, a liquid photosensitive resist (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., AH series) was applied to a thickness of 2.3 µm by spin coating. The photosensitive resist on this silicon wafer is exposed and developed, and an opening diameter of 3.1 μmφ, a bottom diameter of 2.0 μmφ, and a depth of 2.3 μm (the bottom diameter of 2.0 μmφ is located in the center of the opening diameter of 3.1 μmφ when the opening is viewed from the top) An evaluation pattern having a concave portion was formed. In addition, one of this evaluation patterns is a size of 20 mm x 20 mm, and the above-mentioned recessed part is arrange|positioned in the 10 mm x 10 mm area of the center. The position of the recessed part is arrange|positioned at the position (X direction pitch, Y direction pitch) relative to the electrode arrangement pattern of the evaluation chip C8 mentioned later, and three alignment marks are also arrange|positioned. This was cut into the size of 20 mm x 20 mm with a dicer, and the base|
[표 8][Table 8]
감광성 레지스트의 두께, 개구 직경 및 피치를 표 8에 나타내는 값으로 하여, 평가용 기체 2~6을 제작했다.
<땜납 입자의 준비><Preparation of solder particles>
공정 j1: 땜납 입자의 준비Step j1: Preparation of solder particles
공정 a1, b1, c1을 거쳐, 표 2의 제작예 7~제작예 12에 나타내는, 땜납 입자를 오목부에 갖는 땜납 범프 형성용 필름을 얻었다. 스테인리스제 바트에 아이소프로필알코올을 채우고, 얻어진 땜납 범프 형성용 필름을 침지하여, 28kHz, 600W의 초음파를 5분 인가했다. 땜납 입자는, 오목부로부터 탈리하여, 아이소프로필알코올 용제 중에 분산했다. 이 땜납 입자가 분산한 용제를 정치하여, 상등액을 폐기했다. 그 후, 아이소프로필알코올로 다시 채워, 땜납 입자를 충분히 분산시킨 후, 정치했다. 이 침강 분리의 조작을 3회 행하여, 입자경이 균일한 땜납 입자(1~6)를 얻었다. 땜납 입자(1~6)의 개요를 표 9에 나타낸다.Through steps a1, b1, and c1, films for forming solder bumps having solder particles in the recesses shown in Production Examples 7 to 12 in Table 2 were obtained. The film for solder bump formation obtained by filling the stainless steel vat with isopropyl alcohol was immersed, and the ultrasonic wave of 28 kHz and 600 W was applied for 5 minutes. The solder particles detached from the recesses and dispersed in the isopropyl alcohol solvent. The solvent in which the solder particles were dispersed was left still, and the supernatant was discarded. Thereafter, it was refilled with isopropyl alcohol to sufficiently disperse the solder particles, and then left still. This sedimentation separation operation was performed three times to obtain solder particles (1 to 6) having a uniform particle size. Table 9 shows the outline of the
[표 9][Table 9]
(제작예 25)(Production Example 25)
공정 k1: 유동화제와 땜납 입자의 배치Process k1: Placing the fluidizing agent and solder particles
덮개 부착 유리병에 도데케인과 땜납 입자(1)를 넣고, 초음파로 분산했다. 유리판 상에 고정한 20mm×20mm의 평가용 기체 1 표면에, 분산액을 늘어뜨리고, 유레테인제 스퀴지로 평가용 기체 1 표면을 문질러, 땜납 입자(1)와 도데케인을 오목부 내에 충전했다. 평가용 기체 1 표면의 잉여인 땜납 입자(1) 및 도데케인을 클린 클로스로 닦아내, 평가용 기체 1의 오목부 내에 땜납 입자(1)와 도데케인이 배치된 땜납 범프 형성용 필름을 얻었다.Dodecane and solder particles (1) were placed in a glass bottle with a lid and dispersed by ultrasonic waves. The dispersion liquid was hung on the surface of the
[표 10][Table 10]
(제작예 26~42)(Production Examples 26-42)
유동화제의 종류, 땜납 입자, 및 평가용 기체를 표 10에 나타내는 조합으로 한 것 이외에는, 공정 k1과 동일하게 하여, 땜납 입자와 유동화제를 오목부 내에 배치한, 평가용 땜납 범프 형성용 필름 26~42를 얻었다. 또한, 아디프산은, 다이하이드로터피네올 90질량부에 대하여 아디프산 20질량부를 넣고, 잘 혼합하여, 유동상으로 했다.Film 26 for forming solder bumps for evaluation, in which the solder particles and the fluidizing agent were disposed in the recesses in the same manner as in step k1, except that the type of the fluidizing agent, the solder particles, and the base for evaluation were the combinations shown in Table 10. ~42 was obtained. In addition, adipic acid put 20 mass parts of adipic acid with respect to 90 mass parts of dihydroterpineol, mixed well, and set it as the fluidized bed.
<땜납 범프 부착 평가 칩의 제작><Production of evaluation chip with solder bumps>
공정 e2: 평가 칩의 준비Step e2: Preparation of the evaluation chip
하기에 나타내는, 6종류의 금 범프 부착 칩(10mm×10mm, 두께: 0.5mm)을 준비했다.Six types of chips with gold bumps (10 mm x 10 mm, thickness: 0.5 mm) shown below were prepared.
칩 C8…사이즈 8×4μm, X방향 피치 16μm, Y방향 피치 8μm, 높이: 3μm, 범프수 382000Chip C8… Size 8 x 4 μm, pitch in X direction 16 μm, pitch in Y direction 8 μm, height: 3 μm, number of bumps 382000
칩 C9…사이즈 16μm×8μm, X방향 피치 32μm, Y방향 피치 16μm, 높이: 5μm, 범프수 95700Chip C9… Size 16μm x 8μm, pitch in X direction 32μm, pitch in Y direction 16μm, height: 5μm, number of bumps 95700
칩 C10…사이즈 24μm×12μm, X방향 피치 48μm, Y방향 피치 24μm, 높이: 8μm, 범프수 42500Chip C10… Size 24 μm×12 μm, X-direction pitch 48 μm, Y-direction pitch 24 μm, height: 8 μm, number of bumps 42500
칩 C11…사이즈 72μm×36μm, X방향 피치 144μm, Y방향 피치 72μm, 높이: 10μm, 범프수 4700Chip C11... Size 72 μm×36 μm, pitch in X direction 144 μm, pitch in Y direction 72 μm, height: 10 μm, number of bumps 4700
칩 C12…사이즈 96μm×48μm, X방향 피치 192μm, Y방향 피치 96μm, 높이: 13μm, 범프수 2600Chip C12… Size 96μm x 48μm, pitch 192μm in X direction, pitch 96μm in Y direction, height: 13μm, number of bumps 2600
칩 C13…사이즈 140μm×70μm, X방향 피치 280μm, Y방향 피치 140μm, 높이: 18μm, 범프수 1200Chip C13... Size 140μm x 70μm, pitch in X direction 280μm, pitch in Y direction 140μm, height: 18μm, number of bumps 1200
또한, 각각에 3개소의 얼라인먼트 마크가 배치되어 있다.Moreover, three alignment marks are arrange|positioned at each.
<땜납 범프 형성><Formation of solder bumps>
공정 f3: 땜납 범프 형성: 질소 분위기Process f3: Solder bump formation: nitrogen atmosphere
이하에 나타내는 i)~iii)의 수순에 따라, 공정 k1에서 제작한 평가용 땜납 범프 형성용 필름 25를 이용하여, 금 범프 부착 칩(10mm×10mm, 두께: 0.5mm)에 땜납 범프를 형성했다.According to the procedures of i) to iii) shown below, solder bumps were formed on the chip with gold bumps (10 mm × 10 mm, thickness: 0.5 mm) using the film 25 for forming solder bumps for evaluation produced in step k1. .
i) 30mm×30mm(두께 0.5mm)의 유리판 상에, 금 범프를 위로 하여 칩 C8을 고정했다. 이것을 플립 칩 본더(FC3000: 도레이제)의 스테이지에 흡착 고정했다.i) On a 30 mm x 30 mm (thickness 0.5 mm) glass plate, the chip|tip C8 was fixed with the gold bump facing up. This was adsorbed and fixed to the stage of a flip-chip bonder (FC3000: Toray product).
ii) 가열 가압용 헤드로 20mm×20mm의 평가용 기체 1을 픽업하고, 카메라에 의하여 얼라인먼트 마크를 읽어 내어, 칩 C8의 전극 위치와 평가용 기체 1의 오목부를 대향시켜, 임시 보관했다.ii) The 20 mm x 20
iii) 질소 가스가 내부에 들어가는 조종형의 유리 커버를 준비했다. 이 유리 커버로, 핫플레이트 전체를 덮고, 핫플레이트의 열판을 150℃로 승온했다. ii)에서 준비한 샘플을 핫플레이트 상에 올리고, 최상단의 평가용 기체 1 상에, 스테인리스제의 추를 올려, 질소 분위기하에서 3분 가열했다. 그 후, 최상부의 추, 평가용 기체 1의 순서로 제거했다. 계속해서, 메탄올 용액 중에 칩 C8을 침지하고, 유동상을 세정 제거하여, 진공 건조(40℃에서 60분)하여, 땜납 범프 부착 평가용 칩 25를 얻었다.iii) A steerable glass cover into which nitrogen gas enters was prepared. With this glass cover, the whole hotplate was covered, and the hotplate of a hotplate was heated up to 150 degreeC. The sample prepared in ii) was placed on a hot plate, and a stainless steel weight was placed on the
<땜납 범프의 평가: 폼산 가스 미사용><Evaluation of solder bumps: no use of formic acid gas>
공정 f1을 거쳐 얻은 평가용 칩 25를, SEM 관찰용 대좌 표면에 고정하고, 표면에 백금 스퍼터를 실시했다. SEM으로, 300개의 금 범프에 대하여, 금 범프 상에 땜납 범프가 형성된 수를 세어, 땜납 범프 형성율을 산출하여, 이하의 평가 기준으로 평가했다. 결과를 표 11에 나타낸다. 또한, 땜납 범프 형성율의 평가가 A 또는 B의 기준을 충족시키는 경우에 양호하다고 할 수 있다.The chip 25 for evaluation obtained through the process f1 was fixed to the pedestal surface for SEM observation, and platinum sputtering was performed on the surface. With respect to 300 gold bumps, the number of solder bumps formed on the gold bumps was counted by SEM, the solder bump formation rate was computed, and the following evaluation criteria evaluated. A result is shown in Table 11. Further, it can be said that the evaluation of the solder bump formation rate is favorable when the criteria of A or B are satisfied.
A: 땜납 범프 형성율이 9할 이상A: The solder bump formation rate is 90% or more
B: 땜납 범프 형성율이 8할 이상 9할 미만B: Solder bump formation rate 80% or more and less than 90%
C: 땜납 범프 형성율이 7할 이상 8할 미만C: Solder bump formation rate is 70% or more and less than 80%
D: 땜납 범프 형성율이 6할 이상 7할 미만D: Solder bump formation rate is 60% or more and less than 70%
E: 땜납 범프 형성율이 6할 미만E: Solder bump formation rate is less than 60%
또한, 레이저 현미경(올림푸스 주식회사제, LEXT OLS5000-SAF)을 이용하여 금 범프로부터의 땜납 범프의 높이를 측정하여, 100개의 평균값을 산출했다. 결과를 표 11에 나타낸다.Further, the height of the solder bumps from the gold bumps was measured using a laser microscope (manufactured by Olympus Corporation, LEXT OLS5000-SAF), and the average value of 100 pieces was calculated. A result is shown in Table 11.
다음으로, 제작예 25의 평가용 땜납 범프 형성용 필름 25 대신에, 제작예 26~42의 평가용 땜납 범프 형성용 필름 26~42를 이용한 것, 각각의 금 범프(전극)와 오목부의 위치에 대응한 칩 C8~13을 이용한 것 이외에는, 상기와 동일한 방법으로 땜납 범프 형성 및 그 평가를 행했다. 평가 결과를 표 11에 나타낸다.Next, in place of the film for forming solder bumps for evaluation of Production Example 25, films 26 to 42 for forming solder bumps for evaluation of Production Examples 26 to 42 were used, respectively, at the positions of the gold bumps (electrodes) and the recesses. Solder bump formation and its evaluation were performed by the method similar to the above except having used the corresponding chips C8-13. Table 11 shows the evaluation results.
[표 11][Table 11]
평가용 칩 25~42는, 모두 금 범프 상에 땜납 범프가 충분히 형성되었다. 땜납 범프는, 전극 상에만 형성되고, 전극 간에 땜납 입자는 존재하지 않았다. 전극 표면에 땜납 범프 형성용 필름의 오목부의 개구부면을 누르고 있기 때문에, 유동상이 있어도, 용해한 땜납이 전극 표면으로부터 누출될 가능성이 낮아, 안정적으로 땜납 범프를 형성할 수 있다.In all of the evaluation chips 25 to 42, solder bumps were sufficiently formed on the gold bumps. The solder bumps were formed only on the electrodes, and there were no solder particles between the electrodes. Since the opening face of the concave portion of the film for forming solder bumps is pressed against the electrode surface, the possibility that the molten solder leaks from the electrode surface is low even if there is a fluidized bed, and the solder bumps can be formed stably.
<땜납 범프 형성><Formation of solder bumps>
공정 f4: 땜납 범프 형성: 폼산 분위기Process f4: Solder bump formation: formic acid atmosphere
공정 f3의 iii)을 이하의 방법으로 변경한 것 이외에는, 공정 f3과 동일한 방법을 이용하여 땜납 범프를 형성하여, 평가했다. 평가 결과를 표 12에 나타낸다.Solder bumps were formed and evaluated using the same method as in step f3 except that iii) of step f3 was changed to the following method. Table 12 shows the evaluation results.
iii) 칩 C8 상에 평가용 기체 1이 올려진 유리판을, 폼산 노(신코 세이키 주식회사제)의 열판 상에 배치 고정하여, 평가용 기체 1 상에 스테인리스제의 추를 실었다. 노 내를 진공 탈기한 후, 폼산 분위기하에서 150℃ 3분 처리하여, 대기압으로 되돌렸다. 그 후, 최상부의 추, 평가용 기체 1의 순서로 제거했다. 계속해서, 메탄올 용액 중에 칩 C8을 침지하고, 유동상을 세정 제거하여, 진공 건조(40℃에서 60분)하여, 땜납 범프 부착의 평가용 칩 43을 얻었다.iii) The glass plate on which the
[표 12][Table 12]
공정 f4의 방법을 이용하고, 표 12에 나타내는 조합으로 땜납 범프의 형성을 행하여, 평가용 칩 44~60을 얻었다. 상기와 동일하게 행한 평가 결과를 표 12에 나타낸다.Using the method of step f4, solder bumps were formed by the combinations shown in Table 12, and evaluation chips 44 to 60 were obtained. Table 12 shows the evaluation results performed in the same manner as above.
평가용 칩 43~60에서는, 모두 양호한 땜납 범프를 형성할 수 있었다. 폼산에 의하여 환원 분위기로 했기 때문에 양호한 결과가 되었다.All of the evaluation chips 43 to 60 were able to form good solder bumps. Since it was set as a reducing atmosphere with formic acid, a favorable result was obtained.
<땜납 범프 형성><Formation of solder bumps>
공정 f5: 땜납 범프 형성: 진공 가압Process f5: Solder bump formation: vacuum pressing
공정 f3의 iii)을 이하의 방법으로 변경한 것 이외에는, 공정 f3과 동일한 방법으로 땜납 범프를 형성하여, 평가했다. 평가 결과를 표 13에 나타낸다.Solder bumps were formed and evaluated in the same manner as in step f3 except that iii) of step f3 was changed to the following method. Table 13 shows the evaluation results.
iii) 칩 C8 상에 평가용 기체 1이 올려진 유리판을, 진공 가압식 래미네이터(MVL-500: 주식회사 니혼 세이코쇼제)의 캐리어 필름 상에 배치했다. 상하 가열판 온도를 145℃로 설정하여, 압력 0.5MPa, 가압 시간 3s로 처리했다. 그 후, 평가용 기체 1을 제거했다. 계속해서, 메탄올 용액 중에 칩 C8을 침지하고, 유동상을 세정 제거하여, 진공 건조(40℃에서 60분)하여, 땜납 범프 부착의 평가용 칩 61을 얻었다. 결과를 표 13에 나타낸다.iii) The glass plate on which the base|
[표 13][Table 13]
공정 f5의 방법을 이용하고, 표 13에 나타내는 조합으로 땜납 범프의 형성을 행하여, 평가용 칩 62~78을 얻었다. 상기와 동일하게 행한 평가 결과를 표 13에 나타낸다.Using the method of step f5, solder bumps were formed in the combinations shown in Table 13, and
평가용 칩 61~78에서는, 모두 양호한 땜납 범프를 형성할 수 있었다. 진공 가압에 의하여, 압력이 면 내에 균일하게 가해지기 때문에 양호한 결과가 되었다.In all of the evaluation chips 61 to 78, good solder bumps were able to be formed. By vacuum pressurization, good results were obtained because the pressure was uniformly applied to the surface.
<땜납 범프 부착 평가 칩의 제작><Production of evaluation chip with solder bumps>
공정 e3: 평가 칩의 준비Step e3: Preparation of the evaluation chip
하기에 나타내는, 6종류의 구리 범프 부착 칩(10mm×10mm, 두께: 0.5mm)을 준비했다.Six types of chips with copper bumps (10 mm x 10 mm, thickness: 0.5 mm) shown below were prepared.
칩 C14…사이즈 8×4μm, X방향 피치 16μm, Y방향 피치 8μm, 높이: 3μm, 범프수 382000Chip C14... Size 8 x 4 μm, pitch in X direction 16 μm, pitch in Y direction 8 μm, height: 3 μm, number of bumps 382000
칩 C15…사이즈 16μm×8μm, X방향 피치 32μm, Y방향 피치 16μm, 높이: 5μm, 범프수 95700Chip C15… Size 16μm x 8μm, pitch in X direction 32μm, pitch in Y direction 16μm, height: 5μm, number of bumps 95700
칩 C16…사이즈 24μm×12μm, X방향 피치 48μm, Y방향 피치 24μm, 높이: 8μm, 범프수 42500Chip C16... Size 24 μm×12 μm, X-direction pitch 48 μm, Y-direction pitch 24 μm, height: 8 μm, number of bumps 42500
칩 C17…사이즈 72μm×36μm, X방향 피치 144μm, Y방향 피치 72μm, 높이: 10μm, 범프수 4700Chip C17… Size 72 μm×36 μm, pitch in X direction 144 μm, pitch in Y direction 72 μm, height: 10 μm, number of bumps 4700
칩 C18…사이즈 96μm×48μm, X방향 피치 192μm, Y방향 피치 96μm, 높이: 13μm, 범프수 2600Chip C18… Size 96μm x 48μm, pitch 192μm in X direction, pitch 96μm in Y direction, height: 13μm, number of bumps 2600
칩 C19…사이즈 140μm×70μm, X방향 피치 280μm, Y방향 피치 140μm, 높이: 18μm, 범프수 1200Chip C19… Size 140μm x 70μm, pitch in X direction 280μm, pitch in Y direction 140μm, height: 18μm, number of bumps 1200
또한, 각각에 3개소의 얼라인먼트 마크가 배치되어 있다.Moreover, three alignment marks are arrange|positioned at each.
<땜납 범프 형성><Formation of solder bumps>
공정 f6: 땜납 범프 형성: 진공 가압Process f6: Solder bump formation: vacuum pressing
공정 f3의 iii)을 이하의 방법으로 변경한 것 이외에는, 공정 f3과 동일한 방법으로 땜납 범프를 형성하여, 평가했다. 평가 결과를 표 14에 나타낸다.Solder bumps were formed and evaluated in the same manner as in step f3 except that iii) of step f3 was changed to the following method. Table 14 shows the evaluation results.
iii) 칩 C14 상에 평가용 기체 1이 올려진 유리판을, 진공 가압식 래미네이터(MVL-500: 주식회사 니혼 세이코쇼제)의 캐리어 필름 상에 배치했다. 상하 가열판 온도를 150℃로 설정하여, 압력 0.5MPa, 가압 시간 10s로 처리했다. 그 후, 평가용 기체 1을 제거했다. 계속해서, 메탄올 용액 중에 칩 C14를 침지하고, 유동상을 세정 제거하여, 진공 건조(40℃에서 60분)하여, 땜납 범프 부착의 평가용 칩 79를 얻었다.iii) The glass plate on which the
[표 14][Table 14]
공정 f6의 방법을 이용하고, 표 14에 나타내는 조합으로 땜납 범프의 형성을 행하여, 평가용 칩 80~96을 얻었다. 상기와 동일하게 행한 평가 결과를 표 14에 나타낸다.Using the method of step f6, solder bumps were formed in the combinations shown in Table 14, and evaluation chips 80 to 96 were obtained. Table 14 shows the evaluation results performed in the same manner as above.
Cu 범프(전극)를 갖는 평가용 칩 79~96에서도, 양호한 땜납 범프 형성을 할 수 있었다.Even in the evaluation chips 79 to 96 having Cu bumps (electrodes), good solder bump formation was possible.
<접속 구조체의 제작><Production of connection structure>
공정 g2: 평가 기판의 준비Step g2: Preparation of the evaluation substrate
하기에 나타내는, 6종류의 금 범프 부착 기판(40×40mm, 두께: 0.5mm)을 준비했다. 이 Au 범프의 배치는, 각각이 칩 C8~C13의 Au 범프에 상대한 위치로 되어 있고, 위치 맞춤을 할 수 있도록, 3개소의 얼라인먼트 마크가 있다. 또한, 이들 금 범프에는 저항 측정용의 인출 배선도 형성되어 있다.Six types of substrates with gold bumps (40 x 40 mm, thickness: 0.5 mm) shown below were prepared. The arrangement of the Au bumps is positioned relative to the Au bumps of the chips C8 to C13, and there are three alignment marks for alignment. Further, lead wires for resistance measurement are also formed on these gold bumps.
기판 D8…대응하는 칩: 칩 C8/사이즈 8×4μm, X방향 피치 16μm, Y방향 피치 8μm, 높이: 3μm, 범프수 382000Substrate D8... Compatible chips: Chip C8/size 8 x 4 μm, pitch in X direction 16 μm, pitch in Y direction 8 μm, height: 3 μm, number of bumps 382000
기판 D9…대응하는 칩: 칩 C9/사이즈 16μm×8μm, X방향 피치 32μm, Y방향 피치 16μm, 높이: 5μm, 범프수 95700Substrate D9... Compatible chip: Chip C9/size 16μm x 8μm, pitch in X direction 32μm, pitch in Y direction 16μm, height: 5μm, number of bumps 95700
기판 D10…대응하는 칩: 칩 C10/사이즈 24μm×12μm, X방향 피치 48μm, Y방향 피치 24μm, 높이: 8μm, 범프수 42500Substrate D10... Compatible chips: Chip C10/size 24 μm×12 μm, pitch in X direction 48 μm, pitch in Y direction 24 μm, height: 8 μm, number of bumps 42500
기판 D11…대응하는 칩: 칩 C11/사이즈 72μm×36μm, X방향 피치 144μm, Y방향 피치 72μm, 높이: 10μm, 범프수 4700Substrate D11... Compatible chips: Chip C11/size 72μm×36μm, pitch 144μm in X direction, pitch 72μm in Y direction, height: 10μm, number of bumps 4700
기판 D12…대응하는 칩: 칩 C12/사이즈 96μm×48μm, X방향 피치 192μm, Y방향 피치 96μm, 높이: 13μm, 범프수 2600Substrate D12... Compatible chip: Chip C12/size 96μm×48μm, pitch 192μm in X direction, pitch 96μm in Y direction, height: 13μm, number of bumps 2600
기판 D13…대응하는 칩: 칩 C13/사이즈 140μm×70μm, X방향 피치 280μm, Y방향 피치 140μm, 높이: 18μm, 범프수 1200Substrate D13... Compatible chip: Chip C13/size 140μm×70μm, pitch 280μm in X direction, pitch 140μm in Y direction, height: 18μm, number of bumps 1200
공정 h2: 전극의 접합Step h2: bonding of electrodes
이하에 나타내는 i)~iii)의 수순에 따라, 공정 f5에서 제작한 땜납 범프 부착의 평가용 칩을 이용하여, 금 범프 부착 평가 기판과 땜납 범프를 개재하여 접속했다.According to the procedures of i) to iii) shown below, using the evaluation chip with solder bumps produced in step f5, the evaluation board with gold bumps and the solder bumps were connected via the solder bumps.
i) 금 범프가 형성된 기판을 플립 칩 본더(FC3000: 도레이 주식회사제)의 스테이지에 고정했다. 가열 가압용 헤드로 땜납 범프가 형성된 평가용 칩을 픽업하고, 얼라인먼트 마크로부터 서로의 금 범프가 대향하는 위치에 배치했다.i) The board|substrate on which the gold bump was formed was fixed to the stage of the flip-chip bonder (FC3000: Toray Corporation make). The evaluation chip in which the solder bump was formed was picked up by the head for heating and pressurization, and it arrange|positioned at the position where the gold bump mutually opposes from the alignment mark.
ii) 평가용 칩이 올려진 기판을, 폼산 리플로노(신코 세이키 주식회사제, 배치식 진공 납땜 장치)의 하부 열판 상에 두어, 평가용 칩 상부에 스테인리스제의 추를 두었다.ii) The substrate on which the evaluation chip was mounted was placed on the lower hot plate of a formic acid reflow furnace (manufactured by Shinko Seiki Co., Ltd., batch type vacuum soldering apparatus), and a stainless steel weight was placed on the evaluation chip.
iii) 폼산 진공 리플로노를 작동시켜, 진공 배기 후, 폼산 가스를 충전하고, 하부 열판을 150℃로 승온하여, 5분 가열했다. 그 후, 진공 배기로 폼산 가스를 배출 후, 질소 치환을 행하고, 하부 열판을 실온까지 되돌려, 노 내를 대기에 개방했다. 평가 칩과 평가 기판의 사이에 점도를 조정한 언더필재(히타치 가세이 주식회사제, CEL 시리즈)를 적당량 넣고, 진공 배기로 충전 후, 125℃에서 4시간 경화시켜, 평가 칩과 평가 기판의 접속 구조체를 제작했다.iii) The formic acid vacuum reflow furnace was operated, evacuated, filled with formic acid gas, and the lower hot plate was heated to 150° C. and heated for 5 minutes. Thereafter, the formic acid gas was discharged by vacuum evacuation, followed by nitrogen replacement, the lower hot plate was returned to room temperature, and the furnace interior was opened to the atmosphere. An appropriate amount of an underfill material (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., CEL series) having adjusted viscosity is placed between the evaluation chip and the evaluation substrate, filled with vacuum evacuation, and cured at 125°C for 4 hours to obtain a joint structure between the evaluation chip and the evaluation substrate. made
<접속 구조체의 평가><Evaluation of connection structure>
얻어진 접속 구조체의 일부에 대하여, 공정: h1과 동일하게 도통 저항 시험 및 절연 저항 시험을 행했다. 결과를 표 15, 16, 17에 나타낸다.About a part of the obtained bonded structure, the conduction resistance test and the insulation resistance test were done similarly to process:h1. The results are shown in Tables 15, 16 and 17.
[표 15][Table 15]
[표 16][Table 16]
[표 17][Table 17]
<접속 구조체의 제작><Production of connection structure>
공정 g3: 평가 기판의 준비Step g3: Preparation of the evaluation substrate
하기에 나타내는, 6종류의 구리 범프 부착 기판(40×40mm, 두께: 0.5mm)을 준비했다. 이 Cu 범프의 배치는, 각각이 칩 C14~C19의 Cu 범프에 상대한 위치로 되어 있고, 위치 맞춤을 할 수 있도록, 3개소의 얼라인먼트 마크가 있다. 또한, 이들 Cu 범프에는 저항 측정용의 인출 배선도 형성되어 있다.Six types of substrates with copper bumps (40 x 40 mm, thickness: 0.5 mm) shown below were prepared. The Cu bumps are arranged at positions relative to the Cu bumps of the chips C14 to C19, and there are three alignment marks to enable alignment. In addition, the lead wiring for resistance measurement is also formed in these Cu bumps.
기판 D14…대응하는 칩: 칩 C14/사이즈 8×4μm, X방향 피치 16μm, Y방향 피치 8μm, 높이: 3μm, 범프수 382000Substrate D14... Compatible chips: Chip C14/size 8 x 4 μm, pitch in X direction 16 μm, pitch in Y direction 8 μm, height: 3 μm, number of bumps 382000
기판 D15…대응하는 칩: 칩 C15/사이즈 16μm×8μm, X방향 피치 32μm, Y방향 피치 16μm, 높이: 5μm, 범프수 95700Substrate D15... Compatible chips: Chip C15/size 16μm x 8μm, pitch in X direction 32μm, pitch in Y direction 16μm, height: 5μm, number of bumps 95700
기판 D16…대응하는 칩: 칩 C16/사이즈 24μm×12μm, X방향 피치 48μm, Y방향 피치 24μm, 높이: 8μm, 범프수 42500Substrate D16... Compatible chips: Chip C16/size 24μm x 12μm, pitch in X direction 48μm, pitch in Y direction 24μm, height: 8μm, number of bumps 42500
기판 D17…대응하는 칩: 칩 C17/사이즈 72μm×36μm, X방향 피치 144μm, Y방향 피치 72μm, 높이: 10μm, 범프수 4700Substrate D17... Compatible chip: Chip C17/size 72μm×36μm, pitch 144μm in X direction, pitch 72μm in Y direction, height: 10μm, number of bumps 4700
기판 D18…대응하는 칩: 칩 C18/사이즈 96μm×48μm, X방향 피치 192μm, Y방향 피치 96μm, 높이: 13μm, 범프수 2600Substrate D18... Compatible chips: Chip C18/size 96μm×48μm, pitch 192μm in X direction, pitch 96μm in Y direction, height: 13μm, number of bumps 2600
기판 D19…대응하는 칩: 칩 C19/사이즈 140μm×70μm, X방향 피치 280μm, Y방향 피치 140μm, 높이: 18μm, 범프수 1200Substrate D19... Compatible chip: Chip C19/size 140μm×70μm, pitch in X direction 280μm, pitch in Y direction 140μm, height: 18μm, number of bumps 1200
공정 h3: 전극의 접합Step h3: bonding of electrodes
이하에 나타내는 i)~iii)의 수순에 따라, 공정 f6에서 제작한 땜납 범프 부착의 평가용 칩을 이용하여, 구리 범프 부착 평가 기판과 땜납 범프를 개재하여 접속했다.According to the procedures of i) to iii) shown below, using the evaluation chip with solder bumps produced in step f6, the evaluation board with copper bumps and the solder bumps were connected via the solder bumps.
i) 평가 기판을 스핀 코터(SC-308S 유한회사 오시가네제)에 세트하여, Cu 범프가 형성된 표면에 플럭스(WHS-003C: 아라카와 가가쿠 고교제제)를 0.5ml 늘어뜨렸다. 회전수 500rpm으로 10s, 그 후 1000rpm으로 3s 처리하여, 박막의 플럭스층을 형성했다.i) The evaluation substrate was set in a spin coater (manufactured by SC-308S Co., Ltd. Oshigane Co., Ltd.), and 0.5 ml of flux (WHS-003C: manufactured by Arakawa Chemical Industries Co., Ltd.) was spread on the surface on which the Cu bumps were formed. It was processed for 10 s at the rotation speed of 500 rpm, and then for 3 s at 1000 rpm to form a thin flux layer.
ii) 평가 기판을 플립 칩 본더(FC3000: 주식회사 도레이제)의 스테이지에 고정했다. 가열 가압용 헤드로 땜납 범프가 형성된 평가용 칩을 픽업하고, 얼라인먼트 마크로부터 서로의 범프가 대향하는 위치에 배치했다. 평가용 칩이 올려진 기판을, 폼산 리플로노(신코 세이키 주식회사제, 배치식 진공 납땜 장치)의 하부 열판 상에 두어, 평가용 칩 상부에 스테인리스제의 추를 두었다.ii) The evaluation substrate was fixed to the stage of a flip chip bonder (FC3000: manufactured by Toray Corporation). The evaluation chip in which the solder bump was formed was picked up by the head for heating and pressurization, and it arrange|positioned at the position where the bump mutually opposes from the alignment mark. The substrate on which the evaluation chip was mounted was placed on the lower hot plate of a formic acid reflow furnace (manufactured by Shinko Seiki Co., Ltd., batch type vacuum soldering apparatus), and a stainless steel weight was placed on the evaluation chip.
iii) 폼산 진공 리플로노를 작동시켜, 진공 배기 후, 폼산 가스를 충전하고, 하부 열판을 160℃로 승온하여, 3분 가열했다. 그 후, 진공 배기로 폼산 가스를 배출 후, 질소 치환을 행하고, 하부 열판을 실온까지 되돌려, 노 내를 대기에 개방했다. 평가 칩과 평가 기판의 사이에 점도를 조정한 언더필재(히타치 가세이 주식회사제, CEL 시리즈)를 적당량 넣고, 진공 배기로 충전 후, 125℃에서 4시간 경화시켜, 평가 칩과 평가 기판의 접속 구조체를 제작했다.iii) The formic acid vacuum reflow furnace was operated, and after evacuation, the formic acid gas was filled, and the lower hot plate was heated to 160° C. and heated for 3 minutes. Thereafter, after exhausting the formic acid gas by vacuum evacuation, nitrogen substitution was performed, the lower hot plate was returned to room temperature, and the furnace interior was opened to the atmosphere. An appropriate amount of an underfill material (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., CEL series) having adjusted viscosity is placed between the evaluation chip and the evaluation substrate, filled with vacuum evacuation, cured at 125°C for 4 hours, and the bonding structure between the evaluation chip and the evaluation substrate is obtained. made
<접속 구조체의 평가><Evaluation of connection structure>
얻어진 접속 구조체의 일부에 대하여, 공정: h1과 동일하게 도통 저항 시험 및 절연 저항 시험을 행했다. 결과를 표 18, 19, 20에 나타낸다.About a part of the obtained bonded structure, the conduction resistance test and the insulation resistance test were done similarly to process:h1. The results are shown in Tables 18, 19 and 20.
[표 18][Table 18]
[표 19][Table 19]
[표 20][Table 20]
Cu 전극에 형성한 땜납 범프를 개재하여 Cu 전극끼리를 접합한 경우도, 안정된 접속 특성을 나타냈다.Even when Cu electrodes were joined through solder bumps formed on the Cu electrodes, stable connection characteristics were exhibited.
1…땜납 입자
1A…땜납 범프
1B…땜납층
2…기판
3…전극
4…다른 기판
5…다른 전극
10…땜납 범프 형성용 부재
20…땜납 범프 부착 전극 기판
30…접속 구조체
60…기체
62…오목부
111…땜납 미립자
F…유동화제
600…기체
601…베이스층
602…오목부층One… solder particles
1A… solder bump
1B… solder layer
2… Board
3… electrode
4… other substrate
5… other electrode
10… Solder bump forming member
20… Electrode substrate with solder bumps
30… connection structure
60… gas
62... recess
111… Solder Particles
F… glidant
600… gas
601… base layer
602… concave layer
Claims (18)
상기 땜납 입자의 평균 입자경이 1~35μm이며, C.V.값이 20% 이하인, 땜납 범프 형성용 부재.a base having a plurality of recesses, and solder particles and a fluidizing agent in the recesses;
A member for forming solder bumps, wherein the solder particles have an average particle diameter of 1 to 35 µm and a CV value of 20% or less.
상기 유동화제가, 석신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 벤조산, 및 말산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는, 땜납 범프 형성용 부재.The method according to claim 1,
The member for solder bump formation in which the said fluidizing agent contains at least 1 sort(s) selected from the group which consists of succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, benzoic acid, and malic acid.
상기 땜납 입자의 표면의 일부에 평면부가 형성되어 있는, 땜납 범프 형성용 부재.The method according to claim 1 or 2,
A member for forming a solder bump, wherein a flat portion is formed on a part of a surface of the solder particle.
인접하는 상기 오목부 사이의 거리가, 상기 땜납 입자의 평균 입자경의 0.1배 이상인, 땜납 범프 형성용 부재.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
A member for forming solder bumps, wherein a distance between adjacent concave portions is 0.1 times or more of an average particle diameter of the solder particles.
상기 오목부에, 상기 땜납 입자 및 상기 유동화제를 배치하는 배치 공정을 구비하는, 땜납 범프 형성용 부재의 제조 방법.A pre-process of preparing a base having a plurality of recesses, solder particles, and a fluidizing agent;
The manufacturing method of the member for solder bump formation provided with the arrangement process of arrange|positioning the said solder particle and the said fluidizing agent in the said recessed part.
상기 땜납 입자의 평균 입자경이 1~35μm이며, C.V.값이 20% 이하인, 제조 방법.6. The method of claim 5,
The manufacturing method of the said solder particle whose average particle diameter is 1-35 micrometers, and CV value is 20 % or less.
상기 땜납 미립자의 적어도 일부를, 상기 오목부에 수용하는 수용 공정과,
상기 오목부에 수용된 상기 땜납 미립자를 융합시켜, 상기 오목부 내에 땜납 입자를 형성하는 융합 공정과,
상기 땜납 입자가 형성된 상기 오목부 내에 유동화제를 배치하는 주입 공정을 구비하는, 땜납 범프 형성용 부재의 제조 방법.A preparation step of preparing a base having a plurality of concave portions and solder fine particles;
a receiving step of accommodating at least a portion of the solder fine particles in the concave portion;
a fusion step of fusing the solder fine particles accommodated in the concave portion to form solder particles in the concave portion;
and an injection step of disposing a fluidizing agent in the recesses in which the solder particles are formed.
상기 땜납 입자의 평균 입자경이 1~35μm이며, C.V.값이 20% 이하인, 제조 방법.8. The method of claim 7,
The manufacturing method of the said solder particle whose average particle diameter is 1-35 micrometers, and CV value is 20 % or less.
상기 땜납 미립자의 C.V.값이 20%를 초과하는, 제조 방법.9. The method according to claim 7 or 8,
The manufacturing method according to claim 1, wherein the CV value of the solder fine particles exceeds 20%.
상기 융합 공정 전에, 상기 오목부에 수용된 상기 땜납 미립자를 환원 분위기에 노출시키는 환원 공정을 더 구비하는, 제조 방법.10. The method according to any one of claims 7 to 9,
and a reducing step of exposing the solder fine particles accommodated in the recessed portion to a reducing atmosphere before the fusion step.
상기 융합 공정에 있어서, 상기 땜납 미립자를 환원 분위기하에서 융합시키는, 제조 방법.11. The method according to any one of claims 7 to 10,
In the fusion step, the solder fine particles are fused in a reducing atmosphere.
상기 땜납 범프 형성용 부재의 상기 오목부를 갖는 면 및 상기 기판의 상기 전극을 갖는 면을 대향시켜 접촉시키는 배치 공정과,
상기 땜납 입자를 땜납 입자의 융점 이상의 온도로 가열하는 가열 공정을 구비하는, 땜납 범프 부착 전극 기판의 제조 방법.A preparatory step of preparing a substrate having the member for forming a solder bump according to any one of claims 1 to 4, and a plurality of electrodes;
an arrangement step of facing and contacting a surface of the member for forming solder bumps with the surface having the concave portion and the surface of the substrate having the electrode;
A method for manufacturing an electrode substrate with solder bumps, comprising a heating step of heating the solder particles to a temperature equal to or higher than the melting point of the solder particles.
상기 가열 공정에 있어서, 상기 땜납 범프 형성용 부재 및 상기 기판을 가압 상태에서 접촉시키면서, 상기 땜납 입자를 땜납 입자의 융점 이상의 온도로 가열하는, 제조 방법.13. The method of claim 12,
In the heating step, the solder particles are heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the solder particles while the member for forming solder bumps and the substrate are brought into contact with each other in a pressurized state.
상기 배치 공정 전에, 상기 땜납 입자를 환원 분위기에 노출시키는 환원 공정을 더 구비하는, 제조 방법.14. The method of claim 12 or 13,
The manufacturing method which further comprises a reducing process of exposing the said solder particle to a reducing atmosphere before the said arrangement|positioning process.
상기 배치 공정 후이며 상기 가열 공정 전에, 상기 땜납 입자를 환원 분위기에 노출시키는 환원 공정을 더 구비하는, 제조 방법.15. The method according to any one of claims 12 to 14,
and a reduction step of exposing the solder particles to a reducing atmosphere after the arrangement step and before the heating step.
상기 가열 공정에 있어서, 환원 분위기하에서 상기 땜납 입자를 땜납 입자의 융점 이상의 온도로 가열하는, 제조 방법.16. The method according to any one of claims 12 to 15,
In the heating step, the solder particles are heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the solder particles in a reducing atmosphere.
상기 가열 공정 후에, 상기 땜납 범프 형성용 부재를 상기 기판으로부터 제거하는 제거 공정을 더 구비하는, 제조 방법.17. The method according to any one of claims 12 to 16,
The manufacturing method which further comprises a removal process which removes the said solder bump formation member from the said board|substrate after the said heating process.
상기 제거 공정 후에, 상기 전극에 결합되어 있지 않은 상기 땜납 입자를 제거하는 세정 공정을 더 구비하는, 제조 방법.18. The method of claim 17,
The manufacturing method further comprising a washing process of removing the said solder particle which is not bonded to the said electrode after the said removal process.
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