TW200916252A - Solder transfer sheet and solder transfer method - Google Patents

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200916252 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明關於焊錫轉印用薄片，例如用來在電子零件的 電極或印刷基板的電極部形成焊錫凸塊之焊錫轉印用薄片 ，及利用該薄片之對電子零件的電極或印刷基板的電極部 的焊錫轉印方法。 有對印刷基板錫焊矽晶圓、晶片元件等，亦有將電子 零件的電極彼此進行錫焊的情況，這樣的形態之焊錫轉印 方法亦爲本發明的範圍內。 在本發明，欲轉印焊錫的部位即欲形成焊錫凸塊的部 位是指電子零件的電極或印刷基板的電極部（這是相當於 對印刷基板進行焊接之電子零件的電極之部位）。 但，爲了容易進行說明，在本說明書中，將具備電極 的電子零件，焊接於具備電極部之印刷基板的情況之對印 刷基板的焊錫凸塊形成方法爲例，來說明本發明。 再者，在本說明書中，亦有將上述電極及電極部總括 稱爲電極或電極部之情況。 【先前技術】 爲了將電子零件的電極錫焊於以電路板（c i r c u i t board )爲主要構成要件之印刷基板，採用下述方法，即 ，預先在印刷基板側的電極形成焊錫凸塊，再將其他零件 的電極焊接於此凸塊之方法。在電極數量少的情況，或少 數零件的情況，預先個別地供給焊錫或焊錫膏，再將其加 -5- 200916252 熱，能夠形成凸塊。但，當有需要在非常多的電極同時形 成焊錫凸塊時，需要使用網版印刷法等的方法，將焊錫膏 塗佈至各電極。 但，在這樣的方法，隨著電極變多而成細微，會因產 生橋站或焊錫量的不均，造成良品率降低，無法避免製造 成本上升。 因此，到最近，被提案有預先於與電極的配置相對應 的位置配置焊錫粉末等之焊錫轉印用薄片。將焊錫轉印用 薄片搭載於印刷基板上，在該狀態下進行加熱、壓著，藉 此在電極上形成焊錫凸塊。 在專利文獻1，揭示有下述方法，即，使在黏著劑層 附著1層的焊錫粉末所形成的焊錫轉印用薄片，與印刷基 板或矽晶圓相對向並進行加熱壓著，將焊錫粉末轉印至電 子零件，用以獲得焊錫凸塊的方法。殘留於光阻劑層上的 焊錫是藉由洗淨等加以除去。若根據此方法的話，雖不需 要對位手段，但，由於所轉印的焊錫粉末爲1層，故在凸 塊的高度上造成限制。 專利文獻2是揭示有下述方法，即，使對設置於薄片 上的光阻劑層的開口部塡充焊錫膏所構成的焊錫轉印用薄 片與電子零件相對向，在進行電子零件的電極與上述焊錫 膏的塡充部之對位後，經過加熱壓著製程，使該焊錫膏熔 融，將焊錫轉印至電子零件，用以獲得焊錫凸塊的方法。 在此方法，雖藉由調整焊錫膏的量，容易改變焊錫凸塊的 高度，但不可欠缺對位作業，造成轉印裝置變得昂貴。 -6- 200916252 專利文獻 1:W02006/067827 專利文獻 2: W02006/043377 【發明內容】 〔發明所欲解決之課題〕 在此’本發明之目的在於提供，在形成焊錫凸塊之際 ，不需要進行對位’容易變更凸塊高度之焊錫轉印用薄片 〔用以解決課題之手段〕 本發明者們發現，將在黏著劑上配置焊錫膏層的薄片 (以下亦稱爲焊錫膏薄片）以焊錫膏層與電子零件相對向 的方式加以配置，在進行加壓、加熱後，剝離薄片時，光 阻劑層上的焊錫膏容易與薄片一同被剝離，焊錫膏層僅殘 留於欲轉印區域，進行轉印之情事。 本發明者們利用此情事，找出即使不進行以往之繁雜 的對位等’也能確實且容易地將焊錫膏層轉印至電子零件 或印刷基板的電極。 在此’本發明如以下所述。 (1 ) 一種焊錫轉印用薄片，其特徵爲：由支承體基 材；配置於該支承體基材的至少單面上之黏著劑層；及設 置於該黏著劑層上的全面範圍之焊錫膏層所構成。 (2 )—種焊錫轉印用薄片，其特徵爲：由支承體基 材；配置於該支承體基材的至少單面上之黏著劑層；及將 200916252 轉印焊錫膏的部位區塊化成爲數個區域時’在與區塊化的 各區域相對應的區域，在前述黏著劑層上設置於前述區域 的全面範圍之焊錫膏層所構成。 (3) —種焊錫轉印用薄片，其特徵爲：由支承體基 材；將轉印焊錫膏的部位區塊化成爲數個區域時，在與區 塊化的各區域相對應的區域，在該支承體基材的至少單面 上，與前述區域對應並配置之黏著劑層；及設置於該黏著 劑層的全面範圍之焊錫膏層所構成。 (4 )如上述（1 )至（3 )中任一個之焊錫轉印用薄 片，其中，前述支承體基材的材質爲從由塑膠薄膜、橡膠 、玻璃、金屬、玻璃複合材、及紙加工材所構成的組群中 所選出的1種。 (5 )如上述（1 )至（4 )中任一個之焊錫轉印用薄 片’其中’前述黏著劑爲由丙烯酸系黏著劑、橡膠系黏著 劑及砂膠系黏著劑所構成的組群中所選出的1種或2種以 上的混合物。 (6 ) —種焊錫轉印方法，其特徵爲：將上述（1 )至 (5 )所記載的焊錫轉印用薄片搭載於具備欲轉印焊錫的 部位之基板上，使前述基板之包含欲轉印焊錫的前述部位 之側的面與前述焊錫膏層相對向，將該焊錫膏層密接於前 述部位後’進行對焊錫的末滿溶點之溫度的加熱之同時進 行加壓’接著，由基板剝離前述轉印薄片，使焊錫膏層殘 留於前述部位。 -8- 200916252 〔發明效果〕 若根據本發明的話，不需要進行電子零件或印刷基板 的電極與焊錫轉印用薄片之對位，僅以使兩者相對向進行 加熱壓著，則能夠達到焊錫的正確之轉印，且能夠形成充 分地確保了高度之焊錫凸塊。 【實施方式】 圖1是顯示本發明之焊錫轉印用薄片的結構之示意圖 〇 圖中，在支承體基材（support substrate) 1上設有黏 著劑層2，在其上，於全面範圍設有焊錫膏層3。以往， 在使用焊錫膏形成焊錫凸塊之情況，一般是進行具有與印 刷基板等的各電極之位置相對應所設置的開口部之金屬罩 與構成電子零件的印刷基板之各電極的對位，對焊錫膏進 行網版印刷，使焊錫膏搭載於各電極，接著進行加熱，來 形成焊錫凸塊。 在使用焊錫轉印用薄片之情況，與印刷基板的電極配 置對應之模式，進行預先配置焊錫凸塊形成用焊錫之轉印 薄片與印刷基板上的電極之對位後，將焊錫予以加熱熔融 ，藉以形成焊錫凸塊。 但，若根據本發明的話，焊錫膏層是塗佈於支承體基 材上，更正確爲在黏著劑層上塗佈於其全面範圍，在將其 密接於印刷基板即可，不需進行定位。 在這種本發明之情況，由於焊錫膏曾設置於支承體基 -9- 200916252 材的全面範圍，故，原本就不需進行定位，僅將 用薄片搭載於電子零件上即可。印刷基板，電極 劑部均受到焊錫膏層所覆蓋，經由此焊錫膏層進 加熱。亦可由印刷基板側進行加壓、加熱。即， 態下進行加熱即可。 此時的「加熱」是爲了在焊錫膏中的焊錫合 電極之間促進金屬的擴散爲目的而進行，「加壓 提高焊錫膏中的焊錫合金粉末與電極之密接度來 的擴散爲目的而進行。此時的加熱溫度爲金屬的 之溫度以上，且焊錫合金粉末不會熔融之溫度。 成焊錫合金的溶點之60%以上的區域之溫度，理 90%，更理想爲70-80%之區域的溫度。當在焊錫 點未滿60%之區域的溫度進行加熱時，則電極與 合強度（根據Sn對電極之擴散的結合）變弱， 變得不穩定。當超過80%的範圍時，則過於接近 成焊錫膏中的焊錫粉末彼此的結構過強，使焊錫 於電極與電極之間，此會成爲當進行回焊時產生 因或成爲焊錫膜厚度不均的原因。再者，此時的 電極面的溫度進行設定。在Sn-Ag-Cu焊錫合金 在厚度0.4至1.6mm的玻璃環氧基材，依據焊錫 錫膏層的厚度等會有稍許不同，但一般爲170 °C 爲佳。此時的加熱，爲了與熔融焊錫時的加熱做 有稱爲「擴散加熱」的情況。 由於這樣加壓一同進行擴散加熱，故藉由將 焊 行 在 金 促 據 合 m 造 副 * 橋 至 區 jfct 錫轉印 與光阻 加壓、 加壓狀 粉末與 是爲了 進金屬 散進行 般，做 爲 70-金之融 間之結 成轉印 點，造 亦存在 站的原 度是以 情況， 徑、焊 220 °C 別，亦 時的溫 -10- 200916252 度設成爲焊錫合金的融點未滿之溫度，能夠使得在含於焊 錫膏的焊錫粉末彼此、及在電極表面，焊錫膏層與電極之 間，藉由金屬擴散反應增加密接力。另外，在與光阻劑層 接觸之焊錫膏層，由於不會產生焊錫對光阻劑部表面之濕 潤現象，故，密接力不會增大。因此，對黏著劑層之密接 力較強。 因此，之後，當由印刷基板剝離轉印用薄片時，由於 對焊錫膏層之電極部的密接力、與對光阻劑層之密接力不 同，故，藉由一種剪斷力，使得搭載於光阻劑層的焊錫膏 層會由搭載於電極部之焊錫膏層被剪斷、分離，而與轉印 用薄片一同被除去。 又，當進行擴散加熱時，焊錫膏層全體會引起溶劑成 分的揮發，膏狀變換成固態狀。因此，藉由上述剪斷力， 電極上的焊錫膏層與光阻劑部的焊錫膏層會朝剝離方向被 剪斷、分離。 若根據本發明的話，所需的焊錫凸塊高度可藉由焊錫 膏層的厚度來加以控制。 在本發明所使用之支承體基材，由於使焊錫膏層密接 於印刷基板後再進行加熱，故耐熱性材料爲佳。可舉出例 如聚醯亞胺薄膜、聚醚醯亞胺薄膜、聚酯薄膜、橡膠、玻 璃環氧複合材等。特別理想爲屈曲性優良之聚酯薄膜、橡 膠，這些是當進行剝離時，藉由做成1 80度彎曲後進行剝 離，可對膏層賦予充分的剪斷力等，顯示良好性能。 在以往的轉印薄片，在支承體基材，需要於與焊錫凸 -11 - 200916252 塊形成位置對應的部位設置凹部等之加工’但，在本發明 所使用之支承體基材，爲平板狀的薄片即可’在這一點上 ，本發明也成爲更廉價者。 配置於這些基材之黏著劑層，丙烯酸系黏著劑、矽膠 系黏著劑等爲佳，但未特別限定。 黏著劑之黏著力，以JIS Z0237 10.4所規定之180度 拉離黏著力之測定法，呈2000N以上爲佳。當未滿2000N 時，則在進行加熱壓著後，當欲剝離該焊錫膏薄片之際， 容易產生不必要的焊錫膏殘留於印刷基板上等之轉印不良 的缺失。黏著劑層之厚度，可使用20 "m至25 0 //m的範 圍。 焊錫膏層對黏著劑層之形成方法，一般藉由使用塗刷 板等的習知法，塗佈成均等厚度即可。 當被區塊化爲塗佈區域時，藉由利用具備相當於各區 域的孔部之網版的網版印刷等之習知方法加以塗佈即可。 在此情況，需要進行定位，但，此時的定位，比起以往網 版對各電極之定位，極爲簡單。 焊錫膏之組成，當進行擴散加熱之際，在電極表面存 在有充分量之焊錫粉末時，則可促進焊錫膏層與電極之間 的金屬擴散反應，增加黏著力，故極爲理想。通常，除了 溶劑外，使用70-95%爲焊錫粉末之焊錫膏爲佳。 焊錫膏的組成，能夠由廣範圍之無給焊錫組成中加以 選擇。可舉出例如Sn-Ag-Cu、Sn-Cu-Ni等。 其次，說明本發明之焊錫膏的轉印方法。 -12- 200916252 圖2爲藉由本發明轉印焊錫膏之印刷基板的示意斷面 圖。在圖中，於印刷基板1 〇上設有光阻劑部11及電極 1 2。爲了在此電極形成焊錫凸塊，依據本發明，選擇轉印 焊錫膏。通常，此電極的大小爲直徑100vm左右’與相 鄰之電極的距離也爲1 0 0 # m左右，故，在使用以往的轉 印薄片進行轉印之情況時需要進行正確的定位。但’若根 據本發明的話，由於焊錫膏層均等地設置於薄片全體，故 ，根本不需進行定位操作。 圖3(a)至（d)是使用本發明之轉印薄片，將焊錫 膏選擇轉印於印刷基板的電極之一連串製程的示意說明圖 〇 圖3 ( a )是顯示印刷基板3 0的前處理。將助焊劑以 噴霧方式塗佈於具備在支承體31上設有光阻劑層32及電 極3 4之基板全面，以刮板刮落過多的助焊劑。 圖3 ( b )是顯示組裝製程及焊錫膏層的擴散加熱、 加壓製程。在組裝製程，將如上述般所準備之印刷基板 30載置於本發明之轉印薄片37上，使支承體基材1上的 焊錫膏層3的面與基板電極面相對向並密接。 又，在如圖3 ( b )所示的焊錫膏層的擴散加熱、加 壓製程，雖未圖示，在具備適宜加熱手段及沖壓手段之轉 印裝置內，進行焊錫膏層3之對焊錫融點未滿之溫度的加 熱、及由焊錫膏層3側對印刷基板側的加壓或對其相反方 向之加壓，且進行雙方的加壓。 圖3 ( c )是在上述加熱、加壓結束後所進行之分離 -13- 200916252 印刷基板與焊錫膏薄片的剝離製程。圖3 ( c )是顯示剝 離轉印薄片後的印刷基板，但在電極3 4上形成均等之焊 錫凸塊形成用的焊錫膏層38。 在本發明，藉由加熱、加壓，之後剝離焊錫膏薄片時 ，僅附著於電極之焊錫膏層留下，相當於除此以外的區域 之焊錫膏層穢語薄片一同被除去，如前述般可推測因下述 理由所引起。 藉由擴散加熱、加壓，使得焊錫膏中之焊錫金屬的擴 散在電極與粉末間產生，提高了各自的密接度。在此，電 極與焊錫膏之間的密接強度，需要高於焊錫膏與黏著劑層 之間的密接強度。加壓方向的粉末彼此之密接強度也在層 全體一樣變強，但當剝離薄片時，在電極的接觸面全體之 密接力強、在與鄰接的光阻劑之界面的密接力弱，由於兩 者的密接力有差異，故，確實地形成焊錫層的剪斷破壞界 面，其會在層全體使分離行進，而進行本發明之選擇轉印 〇 因此’爲了獲得本發明的選擇轉印效果之加壓條件及 擴散加熱條件與黏著層的黏著力之關係如以下所示。 與黏著力（密接力）之關係： (強）電極/焊錫膏間 > 黏著劑層/焊錫膏間 > 焊錫膏/ 光阻劑間（弱） 典型的擴散加熱、加壓條件··溫度1 7〇至2〇(rc、加 壓力〇.〇 1至1 .ON/mm2、時間30至60秒 在上述例子，在支承體基材全體設置黏著劑層，在其 -14 - 200916252 全面設置焊錫膏層的形態爲例進行了說明，但因根據電極 的排列模式，亦會有非電極均等地配置於全面範圍，而是 偏在於局部之情況。在這樣的情況，僅在必要的區域設置 焊錫膏層爲佳。即，將欲進行選擇轉印之電極分成數個區 域，僅在分這些對應的區域設置焊錫膏層。在這樣的情況 ，也會有當在支承體基材全面設置黏著劑層，僅將焊錫膏 層設置於如上述般區塊化的區域時，黏著劑層也設置於僅 與焊錫膏層對應的部位之情況。 圖3 ( d )爲顯示在具備如圖3 ( c )所轉印的焊錫膏 層3 8之印刷基板，藉由回焊處理所形成之焊錫凸塊40者 ，在電極34形成有焊錫凸塊40。此時的焊錫凸塊之高度 ，藉由調整焊錫膏層的量，能夠加以改變。 〔實施例1〕 焊錫膏薄片的基材，使用進行有錨塗佈之簡易接著處 理的聚酯薄膜（厚度100/zm)，在其單面上的全面範圍 塗佈丙烯酸系黏著劑，形成厚度3 0 // m之黏著劑層。 JIS Z 03 27之此黏著劑的接著強度爲對不銹鋼板表面 ，每25 mm寬度大約爲1500g。在此黏著劑層上，使用厚 度200 v m之金屬罩，網版印刷焊錫膏層，使焊錫膏層形 成於黏著劑層上。在本例中，將後述的焊錫凸塊區塊化成 爲各自的區域，僅在與該區域對應的部位形成黏著層。 構成焊錫膏層之焊錫的組成爲，在錫（Sn )-銀（Ag )-銅（C u )的質量比率爲9 6 · 5 % - 3 % - 0 · 5 %之焊錫合金（ -15- 200916252 融點大約爲2 1 7 °C )。 此時的焊錫膏，上述焊錫合金的平均粒徑爲 下述的助焊劑（商品名稱：千住金屬5 3 3 A用助 9.5%。 聚乙二醇 觸變劑 二環己胺氫氟酸鹽 戊二酸 二乙二醇一己酸(Diethylene glyco monohexyl ether) 接著，依據圖3所示的一連串之製程圖’在 的電極上形成焊錫凸塊。 如前所述所獲得的焊錫轉印用薄片爲前述圖 在本例子，欲進行轉印的多數焊錫凸塊之位置大 個方塊，針對各自，總括一體地進行處理，來選 錫膏層，但，亦可一體地處理印刷基板全體，以 覆蓋其全面。 在本例子，作爲形成焊錫凸塊的印刷基板， 環氧基板。此基板具有設置於光阻劑開口直徑： 光阻劑部厚度20 // m的凹部底部之銅電極以200 形成3 600個之大約12mmxl2mm之圖案。使上 薄片的膏面與印刷基板的銅電極部相對向，安裝 實施擴散加熱、加壓之沖壓裝置。 當在印刷基板側預先塗佈助焊劑時，可促進 1 0 # m， 焊劑）爲 53質量％ 15質量％ 2質量％ 5質量％ 25質量％ 印刷基板 1所示。 致分成數 擇轉印焊 焊錫膏層 使用玻璃 I 3 0 /z m ' // m間距 述焊錫膏 置可同時 焊錫膏與 -16- 200916252 電極之金屬擴散反應，極爲有效。當然，亦可省略助焊劑 塗佈。以此沖壓裝置施加1 5 0N的加壓力，同時由印刷基 板側，以60秒、環境溫度220°C下進行加熱。焊錫膏層 之在電極面的加熱溫度大約爲1 7 0至1 8 (TC。然後，剝離 焊錫膏薄片，焊錫膏層僅被選擇轉印於印刷基板的電極。 在位於電極間之光阻劑部上，不會附著有焊錫膏層， 當剝離焊錫膏薄片時，可與黏著劑層一同剝離、除去。 如上述方式所做成之轉印有焊錫膏層的基板，在峰値 溫度270 °C通過氮氣環境的回焊爐，熔融上述焊錫膏，則 可在全電極部良好地形成焊錫凸塊。由光阻劑所算起之焊 錫高度，平均爲30 /z m，標準偏差値爲2.0。 〔實施例2〕 顯示對將聚集縱橫各5個之總和2 5個的實施例1所 使用的外型尺寸30mmx30mm基板之基板，進行利用區塊 化之薄片的轉印例。 薄片基材使用與實施例1相同之進行有錨塗佈之聚酯 薄膜，在其單面h塗佈有厚度3 0 /i m的丙烯酸系黏著劑 。在黏著劑層的表面，以較前述基板的電極部區塊的尺寸 (大約12mm見方）大的尺寸（大約15mm見方）使金屬 罩通過，對在2 5個的各自基板被區塊化之區域，印刷焊 錫膏。所使用之焊錫膏與實施例1相同。 接著，所聚集的基板之電極面以所有電極面可與該焊 錫膏接觸之上下位置關係下相對向’一邊施加4KN的加 -17- 200916252 壓力，一邊由基板側’在環境溫度22〇°C、加熱60秒’ 進行擴散加熱、加壓。在電極面的溫度大約爲1 7 0至1 8 0 。(：。然後，當剝離薄片時，焊錫膏能轉印至基板之所有電 極。在基板的光阻劑部上幾乎不會有焊錫膏，該部分之焊 錫膏被連續地殘留於薄片側。 接著，將如此所獲得之印刷結束的基板通過峰値設定 溫度27〇°C之氮氣環境的回焊爐中，可在匯集基板的所有 電極部形成焊錫凸塊。有光阻劑所算起之焊錫高度，平均 爲29 μ m，標準偏差爲2.1 【圖式簡單說明】 圖1是本發明之焊錫轉印用薄片的示意斷面圖。 圖2是依據本發明所形成焊錫凸塊的印刷基板之1例 的簡易斷面圖。 圖3 ( a )至（d )是焊錫轉印的一連串製程之示意圖 〇 【主要元件符號說明】 1 :支承體基材 2 :黏著劑層 3 :焊錫膏層 10 :印刷基板 11 :光阻劑部 12 ‘·電極 -18 - 200916252 3 0 :印刷基板 3 1 :支承體 3 2 :光阻劑層 34 :電極 3 7 :轉印薄片 3 8 :焊錫膏層

Claims (1)

1. 200916252 十、申請專利範圍 1. 一種焊錫轉印用薄片，其特徵爲： 由支承體基材；配置於該支承體基材的至少單面上之 黏著劑層；及設置於該黏著劑層上的全面範圍之焊錫膏層 所構成。 2 · —種焊錫轉印用薄片，其特徵爲： 由支承體基材；配置於該支承體基材的至少單面上之 黏著劑層；及將轉印焊錫膏的部位區塊化成爲數個區域時 ，在與區塊化的各區域相對應的區域，在前述黏著劑層上 設置於前述區域的全面範圍之焊錫膏層所構成。 3 . —種焊錫轉印用薄片，其特徵爲： 由支承體基材；將轉印焊錫膏的部位區塊化成爲數個 區域時，在與區塊化的各區域相對應的區域，在該支承體 基材的至少單面上，與前述區域對應並配置之黏著劑層； 及設置於該黏著劑層的全面範圍之焊錫膏層所構成。 4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之焊錫轉印用 薄片，其中，前述支承體基材的材質爲從由塑膠薄膜、橡 膠、玻璃、金屬、玻璃複合材、及紙加工材所構成的組群 中所選出的1種。 5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之焊錫轉印用 薄片，其中，前述黏著劑爲由丙烯酸系黏著劑、橡膠系黏 著劑及矽膠系黏著劑所構成的組群中所選出的1種或2種 以上的混合物。 6 . —種焊錫轉印方法，其特徵爲： -20- 200916252 將上述申請專利範圍第1至5項中任一項所 錫轉印用薄片搭載於具備欲轉印焊錫的部位之基 前述基板之包含欲轉印焊錫的前述部位之側的面 錫膏層相對向，將該焊錫膏層密接於前述部位後 焊錫的未滿溶點之溫度的加熱之同時進行加壓， 基板剝離前述轉印薄片，使焊錫膏層殘留於前述 記載的焊 极上，使 與前述焊 ’進行對 接著，由 部位。 -21 -