TW201642418A - 焊料轉印片、焊料凸塊及使用焊料轉印片的焊料預塗方法 - Google Patents
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Abstract
本發明係提供不致發生橋接、能增加焊接轉印量的焊料轉印片。焊料轉印片1A係包括：基材5、在基材5之表面上形成的黏著層4、在黏著層4之表面上形成的含焊料粉末黏著層3、以及在含焊料粉末黏著層3之表面上形成的焊料粉末層2；焊料粉末層2係由焊料粉末20呈1層面狀排列；含焊料粉末黏著層3係由焊料粉末30與黏著劑成分31混合，且焊料粉末30具有複數層重疊的厚度。
Description
本發明係關於將形成焊料凸塊的焊料轉印於焊料凸塊形成對象部的焊料轉印片、使用焊料轉印片製成之焊料凸塊、及使用焊料轉印片的焊料預塗方法。
當在印刷電路基板等基板上安裝其他基板或電子零件時，在基板的電極上焊接著電子零件等的電極。此情況，預先在基板側的電極形成焊料凸塊，再利用迴焊法將該焊料凸塊與電子零件等的電極予以焊接之方法較為簡便。
焊料凸塊形成的最一般方法係採取使用遮罩的軟焊膏印刷、與利用爾後的加熱施行焊料熔融而實施。但是，該印刷法隨基板上電極的電極數增加而使電極變微細，造成電極間距變狹窄，導致因發生橋接、或焊料量變動而造成良率降低，因而無法避免製造成本提升。
最近相關使用焊料轉印片形成焊料凸塊的方法已有數個提案。專利文獻1有提案在利用防焊層所形成的凹部中填充焊料粉末的轉印板片。轉印板片的凹部係具有與基板電極相同的圖案。
將該焊料轉印片配置呈其凹部相對向於基板電極狀態，若於加壓下加熱而使焊料粉末熔融，便在基板的電極上
形成焊料凸塊。該方法中轉印板片的對位係屬不可或缺。又，因為在轉印板片上必需利用既定圖案形成凹部，因而提高轉印板片的製造成本。
相對於此，如專利文獻2所記載，亦有使用在支撐基板上全面，利用黏著劑層而附著1層焊料粉末的轉印板片之方法。該轉印板片係配置呈其焊料粉末面相對向於基板上電極的狀態。基板係除電極以外的區域均預先利用防焊劑被覆。接著，若將已搭載轉印板片的基板於加壓下加熱而使焊料粉末熔融，則電極部分便會被熔融焊料濕潤而附著焊料，但防焊劑的部分則未被熔融焊料濕潤。
然後，經利用冷卻而固化熔融焊料之後，若從基板上剝離轉印板片，便可獲得在電極上有形成焊料凸塊的基板。在轉印板片的防焊劑對向部分之焊料係在附著於轉印板片的狀態下固化。因為該轉印板片全面附著焊料粉末、且未具有凹部，因而可依低成本輕易製造。又，將轉印板片配置於基板上之時不需要對位的麻煩作業。
又，如專利文獻3所記載，就微細圖案焊料凸塊的形成方法，亦有如專利文獻2所記載，在轉印時於未使焊料粉末熔融狀態下，依較焊料熔點更低的溫度施行加熱、加壓，利用固相擴散接合將焊料轉印片的焊料粉末轉印於電極上的焊料凸塊形成方法。
再者，如專利文獻4所記載，就利用焊接轉印進行的焊料凸塊之形成方法，當微細圖案且需要高度的情況，亦有與焊料粉末為1層時同樣，為能在不致引發焊料橋接、電極
破壞導致轉印不良情況等問題情況下進行轉印，便有使用設有由利用固相擴散接合，將複數層焊料粉末進行燒結之焊料粉末燒結體所構成焊料層的焊料轉印片之方法。
[專利文獻1]WO2006/043377 A1
[專利文獻2]WO2006/067827 A1
[專利文獻3]WO2010/093031 A1
[專利文獻4]日本專利特開2014-045078 A1
專利文獻2及專利文獻3的焊料轉印片係不需要對位，屬於可進行微細圖案焊接的優異者，但因為黏著劑上的焊料粉末係由單層形成，因而會有轉印於電極上的焊料量無法太多的問題。又，為增加所轉印的焊料量，亦有如專利文獻4所示思考，準備預先將複數層焊料粉末利用固相擴散接合進行燒結的焊料粉末燒結體，但為能進行固相擴散接合，必需將焊料粉末在維持於固相線溫度以下的溫度狀態施行加壓及加熱。
為能增加對電極的焊接轉印量，俾形成能確保高度的焊料凸塊，有考慮增加焊料粉末的粒徑。但是，針對呈微細化電極若增加焊料粉末的粒徑，則相鄰接電極間的熔融焊料會相連接，若在此狀態下進行固化，便會發生所謂「橋接」狀態的問題。
本發明係為解決此種課題而完成，目的在於提供：不致發生橋接、可增加焊接轉印量的焊料轉印片、使用焊料轉印片製成的焊料凸塊、及使用焊料轉印片之焊料預塗方法。
本發明者等發現藉由使焊料粉末混合於黏著劑成分中，設置由焊料粉末形成多層的層，便可確保轉印性、且不會增加直接接觸電極面的焊料粉末粒徑，能增加焊料的轉印量。
緣是，本發明的焊料轉印片，係包括：基材、在基材其中一面上形成的黏著層、在黏著層其中一面上形成含焊料粉末黏著層、以及在含焊料粉末黏著層其中一面上形成的焊料粉末層；其中，焊料粉末層係由焊料粉末排列呈單層面狀；含焊料粉末黏著層係由焊料粉末與黏著劑成分混合、且具有既定焊料量。
再者，本發明的焊料轉印片，其中，含焊料粉末黏著層的黏著劑成分係含有側鏈結晶性聚合物，藉由在側鏈結晶性聚合物的熔點以上具有流動性而顯現出黏著力，且藉由在未滿側鏈結晶性聚合物熔點的溫度下進行結晶化，而降低黏著力的黏著劑層。
再者，本發明的焊料轉印片，其中，側鏈結晶性聚合物係具有30℃以上且未滿70℃的熔點。
再者，本發明的焊料轉印片，其中，在未滿側鏈結晶性聚合物熔點的溫度下，黏著劑的黏著力係未滿
2.0N/25mm。
再者，本發明的焊料凸塊，係使用上述焊料轉印片形成。
再者，本發明的焊料預塗方法，係包括有以下各步驟且使用焊料轉印片。
A.在基材上塗布黏著劑而形成黏著層的步驟；B.在上述黏著層上形成由焊料粉末與黏著劑所構成含焊料粉末黏著層的步驟；C.在上述含焊料粉末黏著層上散布焊料粉末的步驟；D.除去上述含焊料粉末黏著層上的過剩粉末焊料，而形成焊料粉末層的步驟；E.將上述黏著層、含焊料粉末黏著層、及包括上述焊料粉末層的焊料轉印片之上述焊料粉末層，重疊於工件的電極側之步驟；F.將由上述焊料轉印片與工件重疊者同時施行加熱與加壓的步驟；以及G.經焊料固化後，除去上述焊料轉印片的步驟。
本發明係將焊料粉末層朝向與屬於接合對象物的基板之電極呈相對向，使焊料轉印片貼合於電極。然後，藉由施行加熱、加壓，使焊料粉末層的焊料粉末擴散接合於電極。另外，所謂「擴散接合」係指焊料熔融並接合的情況，以及焊料在固相線以下的溫度利用固相擴散現象進行接合情況等二種接合。
其次，若從焊料轉印片上剝離基材，則基材及黏
著層會在焊料粉末層的焊料粉末擴散接合於電極的部位處，以及含焊料粉末黏著層的焊料粉末直接式與間接式擴散結合焊料粉末層之焊料粉末的部位處，從含焊料粉末黏著層剝離。另一方面，在焊料粉末層的焊料粉末未接觸電極的部位處，以及含焊料粉末黏著層的焊料粉末並未直接式及/或間接式擴散結合焊料粉末層之焊料粉末的部位處，呈現焊料粉末層及含焊料粉末黏著層殘留於基材側。
其次，藉由將電極接合於焊料轉印片之焊料層、與含焊料粉末黏著層的基板，投入於迴焊爐中施行焊接，則焊料層的焊料粉末與含焊料粉末黏著層的焊料粉末會熔融，並濕潤擴展於電極而形成焊料凸塊。如上述，本發明係不同於將焊料粉末利用固相擴散接合呈複層疊層的專利文獻4，而是具有由焊料粉末與黏著劑成分混合並具有既定焊料量的含焊料粉末黏著層之特徵。
本發明係藉由設置由焊料粉末呈單層排列的最上層焊料粉末層，且具有既定焊料量的含焊料粉末黏著層，便可在不致增加焊料粉末層的焊料粉末粒徑狀態下，增加焊料轉印量，並能提高所形成焊料凸塊的高度。因為不需要增加焊料粉末層的焊料粒子粒徑，利用黏著劑將含焊料粉末黏著層中的焊料粉末予以固定，因而在轉印等之時不易發生焊料粉末位置偏移情形，故可抑制發生橋接。
再者，本發明中，焊料粉末層並非焊料粉末混合黏著劑成分，而是由焊料粉末直接接觸電極，並利用溫度與壓
力使焊料粉末與電極確實地擴散接合。又，含焊料粉末黏著層中，因為利用黏著劑成分相連接焊料粉末的力，較弱於含焊料粉末黏著層的焊料粉末利用直接式及間接式擴散接合於焊料粉末層之焊料粉末的力，因而由含焊料粉末黏著層的焊料粉末直接式及間接式擴散接合於粉末層之焊料粉末的部位，以及直接式與間接式均未擴散接合的部位途中便分離，並從基材側轉印於電極側。藉此，可在抑制發生焊料橋接等不良情形下，提高所形成焊料凸塊的高度。又，若在轉印時將來自電極側的加熱溫度設定為較高於來自基材側的加熱溫度，則由含焊料粉末黏著層的焊料粉末與焊料粉末層的焊料粉末，依直接式及間接式擴散接合的含焊料粉末黏著層焊料粉末量便增加，因而可更增加從基材側轉印於電極側的含焊料粉末黏著層中的焊料粉末量。
1A‧‧‧焊料轉印片
2‧‧‧焊料粉末層
20‧‧‧焊料粉末
3‧‧‧含焊料粉末黏著層
30‧‧‧焊料粉末
31‧‧‧黏著劑成分
4‧‧‧黏著層
41‧‧‧黏著材成分
5‧‧‧基材
圖1係本實施形態焊料轉印片一例的構成圖。
圖2A係本實施形態焊料轉印片之製造方法一例的說明圖。
圖2B係本實施形態焊料轉印片之製造方法一例的說明圖。
圖2C係本實施形態焊料轉印片之製造方法一例的說明圖。
圖3A係本實施形態焊料轉印片使用例的說明圖。
圖3B係本實施形態焊料轉印片使用例的說明圖。
圖4係使用本發明形態焊料轉印片所形成焊料凸塊一例的說明圖。
圖5A係實施例與比較例的焊料凸塊形狀說明圖。
圖5B係實施例與比較例的焊料凸塊形狀說明圖。
以下，參照圖式，針對本發明焊料轉印片的實施形態進行說明。
圖1所示係本實施形態焊料轉印片一例的構成圖。本實施形態的焊料轉印片1A係包括：焊料粉末層2、含焊料粉末黏著層3、黏著層4、及基材5。
焊料轉印片1A係在屬於基材5其中一面的表面上形成黏著層4，並在屬於黏著層4其中一面的表面上形成含焊料粉末黏著層3。然後，在屬於含焊料粉末黏著層3其中一面的表面上形成焊料粉末層2。
含焊料粉末黏著層3係利用構成黏著層4的黏著劑成分41所具有黏著性而黏貼於基材5上。含焊料粉末黏著層3係由焊料粉末30與黏著劑成分31混合，並具有既定焊料量。含焊料粉末黏著層3中，未接觸到黏著層4的焊料粉末30係利用黏著劑成分31相連接。
焊料粉末層2係由焊料粉末20利用含焊料粉末黏著層3的黏著劑成分31所具有黏著性，黏貼於含焊料粉末黏著層3。
含焊料粉末黏著層3的黏著劑成分31最好係由側
鏈結晶性聚合物構成，藉由在側鏈結晶性聚合物的熔點以上之溫度下具有流動性而顯現出黏著力，且在未滿側鏈結晶性聚合物熔點的溫度下進行結晶化而降低黏著力。具體而言，最好使用在未滿側鏈結晶性聚合物熔點的溫度下，黏著力未滿2.0N/25mm的黏著劑成分。此處，所謂「側鏈結晶性聚合物的熔點」係指利用某平衡程序，使最初呈具秩序排列整合的聚合體特定部分，成為無秩序狀態的溫度，利用微分掃描熱量計(DSC)依10℃/分測定條件測得的值。
黏著劑成分31所具有的側鏈結晶性聚合物，係使用具有30℃以上且未滿70℃的熔點者。所以，在由焊料粉末30與黏著劑成分31所構成含焊料粉末黏著層3上，形成由焊料粉末20所構成焊料粉末層2的步驟，就從提高黏著性的觀點，最好在將基材5加熱至30~70℃前後的狀態下實施。
理由係在形成焊料粉末層2的步驟中，側鏈結晶性聚合物會熔融，便容易發揮使黏著劑成分31的黏著性。又，如上述，形成焊料粉末層2的步驟，係在將基材5加熱至30~70℃前後的狀態下實施，並在形成焊料粉末層2的步驟後冷卻至10℃左右。然後，在該冷卻時，因為側鏈結晶性聚合物的側鏈會結晶化，因而可更牢固地保持著在含焊料粉末黏著層3上所形成的焊料粉末層2。
黏著層4的黏著劑成分41係在不致損及與含焊料粉末黏著層3間之密接性(貼附性)、以及轉印板片轉印時的儲存彈性模數在1×106Pa以下之前提下，其餘並無特別的限定。
若考慮密接性，黏著劑成分41最好使用與含焊料
粉末黏著層3同樣的黏著劑成分。
再者，就從由基板(以下稱「工件」)上的剝離性、及含焊料粉末黏著層3與黏著層4間之黏著性觀點，含焊料粉末黏著層3所使用黏著劑成分31的儲存彈性模數，最好依黏著層4的黏著劑成分41更牢固方式調整黏著劑成分31。
黏著劑成分41所具有的側鏈結晶性聚合物係使用具有30℃以上且未滿70℃之熔點者。所以，即便在黏著層4上形成由焊料粉末30與黏著劑成分31所構成含焊料粉末黏著層3的步驟，就從提高黏著性的觀點，亦是在將基材5加熱至30~70℃左右狀態下實施。
理由係在形成含焊料粉末黏著層3的步驟中，側鏈結晶性聚合物會熔融，而容易發揮黏著劑成分41之黏著性的緣故。又，如上述，形成含焊料粉末黏著層3的步驟係在將基材加熱至30~70℃左右狀態下實施，但在形成含焊料粉末黏著層3的步驟之後便冷卻至10℃左右。然後，在該冷卻時，因為側鏈結晶性聚合物的側鏈會結晶化，因而可更牢固地保持著在黏著層4上所形成的含焊料粉末黏著層3。
滿足上述特性的側鏈結晶性聚合物係可例如丙烯酸酯共聚物。丙烯酸酯共聚物係可例如使側鏈結晶性聚合物具有碳數16以上之直鏈烷基的丙烯酸酯(或甲基丙烯酸酯)30~90重量%、與具碳數1~6之烷基的丙烯酸酯(或甲基丙烯酸酯)10~70重量%、以及極性單體1~10重量%進行聚合而獲得的聚合物。
丙烯酸酯共聚物亦具有在轉印於電極時發揮除去
金屬氧化膜用的助焊劑功能。丙烯酸酯共聚物係具有較含焊料粉末黏著層3之焊料粉末30與焊料粉末層2之焊料粉末20的熔點更高之沸點，且在焊料粉末30與焊料粉末20熔融的溫度下並不會揮發。
另外，在含焊料粉末黏著層3的黏著劑成分31、及黏著層4的黏著劑成分41中最好含有交聯劑。交聯劑係可例如：異氰酸酯系化合物、氮丙啶系化合物、環氧系化合物、金屬螯合系化合物等。該等係可單獨使用、亦可併用2種以上。
焊料粉末層2的焊料粉末20係由以Sn為主成分的焊料合金構成。焊料粉末20在本例中係由Sn-2.5Ag(Ag：2.5重量%、Sn：其餘)構成。含焊料粉末黏著層3的焊料粉末30係與焊料粉末層2同樣，在本例中係由Sn-2.5Ag構成。
焊料粉末層2的焊料粉末20、與含焊料粉末黏著層3的焊料粉末30係可為相同組成、亦可為不同組成的組合。又，焊料粉末20與焊料粉末30的粒徑係可為相同，但焊料粉末20的粒徑最好滿足較小於焊料粉末30之粒徑的關係(焊料粉末20的粒徑≦焊料粉末30的粒徑)。理由係若為能增加焊接轉印量而增加焊料粉末20的粒徑，便如上述容易發生焊料橋接，但因為含焊料粉末黏著層3中的焊料粉末30係利用黏著劑固定，因而即便增加焊料粉末30的粒徑，但在轉印等之時不易引發焊料粉末30出現位置偏移，因而可抑制發生橋接，並可提高焊料凸塊高度的緣故。另外，焊料粉末的組成並不僅侷限於上述例，只要係以Sn、Ag、Cu、Pb、Zn、Bi、In、Sb為主成分的焊料合金便可，亦可更進一步添加除從Sn、Ag、
Cu、Pb、Zn、Bi、In、Sb、Ge、Ga、Co、Ni、Fe、Au、Cr之中選擇至少1種以上主成分的元素以外之元素。
基材5係使用例如：伸對苯二甲酸乙二酯、伸乙烯、聚丙烯、聚酯、聚醯胺、聚醯亞胺、聚碳酸酯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-聚丙烯共聚物、聚氯乙烯等合成樹脂。基材5係可任意為單層構造或複層構造，厚度通常較佳係5μm以上~500μm以下。又，在提高對黏著層之密接性前提下，亦可對基材施行例如：電暈放電處理、電漿處理、噴砂處理、化學蝕刻處理、底漆處理等表面處理。
本實施形態的焊料轉印片1A一例，係將焊料粉末20與焊料粉末30的粒徑設為4μm。含焊料粉末黏著層3的厚度係設為15μm。含焊料粉末黏著層3中的焊料粉末30與黏著劑成分31之體積比，係依焊料粉末30彼此間成為最密接狀態形成的方式，設為焊料粉末30：黏著劑成分31=74：26。
圖2A、圖2B及圖2C所示係本實施形態焊料轉印片之製造方法一例的說明圖。
(a)黏著層4之製作方法
在基材5至少單面上設置黏著層4時，將由在構成黏著層4的黏著劑成分41中添加溶劑而製成之溶液，利用塗布機等塗布於基材5的至少單面上並使乾燥。藉此，如圖2A所示，在基材5表面上依既定厚度形成黏著層4。該黏著層4亦具有黏貼後述含焊料粉末黏著層3的功用、與在轉印板片進行轉印之
際所進行加壓步驟時的緩衝功用。
(b)含焊料粉末黏著層3之製作方法
將構成含焊料粉末黏著層3的黏著劑成分31(在本例中係與構成黏著層4的黏著劑成分41為相同者)添加於溶劑中，更進一步添加焊料粉末30而製成的溶液，利用塗布機等塗布於未圖示的其他基材單面上並使乾燥。另外，含焊料粉末黏著層3之製作時所使用的基材，因為在爾後步驟中會被從含焊料粉末黏著層3上剝離，因而在塗布於溶劑之前，亦可施行使容易剝離的表面處理。
在上述含焊料粉末黏著層3、及黏著層4製作時的溶液中，可添加例如：交聯劑、賦黏劑、可塑劑、抗老化劑、紫外線吸収劑等各種添加劑。
溶劑塗布時所使用的塗布機係可例如：刀式塗布機、輥塗機、塗膠壓延機(calender coater)、間歇滾筒塗布機、凹版塗布機、棒塗機等。
(c)含焊料粉末黏著層3與黏著層4之黏貼方法
藉由將在基材5上所形成黏著層4、與在未圖示的其他基材上所形成含焊料粉末黏著層3，依既定溫度貼合，便使含焊料粉末黏著層3與黏著層4黏貼。
將含焊料粉末黏著層3與黏著層4予以黏貼的步驟，例如在經設定於黏著層4的黏著劑成分41、與含焊料粉末黏著層3的黏著劑成分31之熔點以上，且能提高黏著性的既定溫度之加熱板上，搭載已形成黏著層4的基材5。在經由基材5加熱黏著層4的狀態下，使黏著層4與含焊料粉末黏著層
3呈相對向，搭載已形成含焊料粉末黏著層3的未圖示其他基材，藉此便將含焊料粉末黏著層3與黏著層4予以黏貼。
然後，從加熱板上取出已黏貼含焊料粉末黏著層3與黏著層4的基材5之後，施行冷卻，經冷卻後，藉由剝離未圖示的其他基材，便如圖2B所示，在基材5上所形成黏著層4的表面，形成在黏著劑成分31中混合焊料粉末30且由焊料粉末30呈複數層重疊的含焊料粉末黏著層3。
黏著層4的厚度較佳係5μm以上~60μm以下、更佳係5μm以上~50μm以下、特佳係5μm以上~40μm以下。又，含焊料粉末黏著層3的厚度較佳係5μm以上~60μm以下、更佳係5μm以上~40μm以下、特佳係10μm以上~30μm以下。
(d)焊料粉末層2之製作方法
焊料粉末層2係在基材5上隔著黏著層4形成的含焊料粉末黏著層3表面上，附著焊料粉末20，形成由1層以上的焊料粉末20所構成之層。
使焊料粉末20附著的步驟，係例如經設定為含焊料粉末黏著層3的黏著劑成分31之熔點以上、且能提高黏著性的既定溫度之加熱板上，放置已形成有黏著層4與含焊料粉末黏著層3的基材5。
在隔著基材5加熱黏著層4與含焊料粉末黏著層3狀態下，將焊料粉末20灑於含焊料粉末黏著層3的表面上，使用靜電刷及粉撲形成均勻，便使含焊料粉末黏著層3的表面上附著焊料粉末20，且除去過剩的粉末。
然後，從加熱板上取出經使焊料粉末20附著於含
焊料粉末黏著層3上的基材5之後，施行冷卻，便如圖2C所示，在基材5上隔著黏著層4形成的含焊料粉末黏著層3之表面上，形成由1層以上焊料粉末20構成的焊料粉末層2。另外，焊料粉末層2亦可為焊料合金的連續皮膜。
圖3A及圖3B所示係本實施形態焊料轉印片的使用例說明圖。首先，如圖3A所示，使焊料粉末層2相對向於在基板6上所形成的電極60，並使焊料轉印片1A貼合於基板6的電極60。然後，藉由加壓及加熱，使焊料粉末層2的焊料粉末20擴散接合於電極60。電極60係使用例如由Cu所形成，通稱「Cu柱」的圓柱狀電極。
其次，如圖3B所示，從基板6的電極60上所貼合焊料轉印片1A剝離基材5。若從焊料轉印片1A上剝離基材5，則在焊料粉末層2的焊料粉末20擴散接合於電極60的部位處，以及含焊料粉末黏著層3的焊料粉末30直接式及間接式擴散結合於焊料粉末層2的焊料粉末20之部位處，基材5與黏著層4會從含焊料粉末黏著層3剝離。另一方面，在焊料粉末層2的焊料粉末20未接觸於電極60的部位處，以及含焊料粉末黏著層3的焊料粉末30未直接式及/或間接式擴散結合於焊料粉末層2的焊料粉末20之部位處，焊料粉末層2與含焊料粉末黏著層3會殘留於基材5側。即，含焊料粉末黏著層3係利用含焊料粉末黏著層3的焊料粉末30直接式及間接式擴散結合於焊料粉末層2之焊料粉末20的部位、與未擴散的部位，呈被分離狀態。
焊料粉末層2係在焊料粉末20未與黏著劑成分混合狀態下，由焊料粉末20直接接觸於電極60。所以，藉由溫度與壓力便可使焊料粉末20與電極60確實地擴散接合。擴散接合於電極60的焊料粉末層2之焊料，接觸於該焊料的含焊料粉末黏著層3之焊料進行擴散結合。相對於此，含焊料粉末黏著層3中，焊料粉末30雖利用黏著劑成分31相連接，但因為利用黏著劑成分31將焊料粉末30彼此間相連接的力，較弱於擴散接合電極60的焊料粉末20，依直接式及間接式擴散接合相連接的力，因而在含焊料粉末黏著層3內被分離為擴散結合的部位、與未擴散結合的部位。
藉此，在焊料粉末層2的焊料粉末20擴散接合於電極60的部位處，可防止在剝離的基材5側發生焊料粉末層2與含焊料粉末黏著層3殘留情形，可選擇性將焊料粉末20及焊料粉末30僅轉印於電極60上。所以，亦能因應因焊料粉末的粒徑微粒化而造成的窄間距微細電極。
圖4所示係使用本發明形態焊料轉印片而形成的焊料凸塊一例說明圖。其次，在電極60上已接合焊料轉印片1A之焊料粉末層2及含焊料粉末黏著層3的基板6上，塗布助焊劑之後，將基板6投入迴焊爐中施行焊接。若利用迴焊加熱焊料粉末層2與含焊料粉末黏著層3，則焊料粉末20與焊料粉末30會熔融，並濕潤擴展於基板6的電極60，便如圖4所示形成焊料凸塊7。然後，利用鹼系洗淨液洗淨成為殘渣的黏著劑成分31。
因為黏著劑成分31能抑制在焊料粉末20與焊料
粉末30熔融的溫度下發生揮發，因而可抑制焊料凸塊7的內部因殘留氣泡而發生孔隙情形。
電極間距狹窄、電極大小較小的基板，必需將焊料粉末的粒徑微細化。本實施形態的焊料轉印片1A，係除焊料粉末層2之外尚含有含焊料粉末黏著層3，便可在不會增大焊料粉末20的粒徑情況下，提高焊料凸塊7的高度。藉此可抑制發生橋接情形。
本發明含焊料粉末黏著層3的焊料粉末30係可為球形、亦可為粒狀，就形狀並無特定。又，亦可構成由複數焊料粉末30呈重疊狀態，亦可使用粒徑較大的焊料粉末30，由焊料粉末30構成單層(面狀)狀態。
再者，相關本發明的焊料粉末層2，亦可利用焊料粉末20的固相擴散等進行接合，使焊料粉末20重疊呈2層以上。
使用本實施形態的焊料轉印片1A，依照以下所示預塗布方法，製造經轉印焊料的基板等工件。
A.將黏著劑成分41塗布於基材5的表面而形成黏著層4的步驟；B.在黏著層4的表面上，形成由焊料粉末30與黏著劑成分31所構成含焊料粉末黏著層3的步驟；C.在含焊料粉末黏著層3的表面上散布焊料粉末20的步驟；D.除去在含焊料粉末黏著層3的表面上所散布焊料粉末20中之過剩粉末焊料，而形成焊料粉末層2的步驟；
E.將包括：黏著層4、含焊料粉末黏著層3、及焊料粉末層2的焊料轉印片1A之焊料粉末層2重疊於工件之電極側的步驟；F.對焊料轉印片1A與工件的重疊物同時施行加熱與加壓的步驟；G.經焊料固化後，除去焊料轉印片1A的步驟。
使用除依照下述方法由焊料粉末呈單層排列的焊料粉末層之外，尚包括由焊料粉末呈複數層重疊的含焊料粉末黏著層之實施例焊料轉印片，以及僅包括由焊料粉末呈單層排列的焊料粉末層之比較例焊料轉印片，比較焊料粉末的轉印性、與經迴焊後的焊料凸塊形狀。圖5A及圖5B所示係實施例與比較例的焊料凸塊形狀說明圖。
實施例、比較例均將焊料轉印片所使用焊料粉末的組成設為Sn-2.5Ag。又，電極的間距設為50μm。基板尺寸設為20×20mm。
以下，製作在實施例中使用為黏著層的黏著劑成分及含焊料粉末黏著層的黏著劑成分，在比較例中則係黏著層之黏著劑成分所使用的側鏈結晶性聚合物。
具有碳數16以上之直鏈烷基的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯係使用廿二醇丙烯酸酯，而具有碳數1~6之烷基的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯係使用丙烯酸甲酯，極性單體係使用丙烯酸。另
外，以下，「份」係指質量份。
將廿二醇丙烯酸酯35份、丙烯酸甲酯60份、丙烯酸5份、及PERBUTYL® ND(日油製)0.3份，添加於醋酸乙酯230份中並混合，依55℃攪拌4小時，使該等單體進行聚合。所獲得聚合物的重量平均分子量係680,000、熔點係50℃、冰點(freezing point)係35℃。
在上述合成例所獲得聚合物溶液中，使用溶劑(醋酸乙酯)調製成固形份%成為25%狀態。在該聚合物溶液中相對於聚合物100份，添加當作交聯劑用之CHEMITITE® PZ-33(日本觸媒製)0.2份。基材係準備100μm的伸對苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜，在該薄膜經施行過電暈處理的面上，利用間歇滾筒塗布機塗布上述溶液，獲得由丙烯酸系的黏著劑成分所構成40μm黏著層。
在依上述合成例所獲得聚合物溶液中，使用溶劑(醋酸乙酯)調製成固形份%成為25%狀態。在該聚合物溶液中相對於聚合物100份，添加當作交聯劑用之CHEMITITE® PZ-33(日本觸媒製)0.2份，更依焊料粉末與上述聚合物的體積比為焊料粉末：聚合物=74：26方式添加。為提升剝離性而對50μm伸對苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜施行聚矽氧處理，並在該薄膜經聚矽氧處理過的面上，將經混合上述焊料粉末的溶液，利用間歇
滾筒塗布機施行塗布，便獲得具有焊料粉末與丙烯酸系黏著劑成分的15μm含焊料粉末黏著層。
在經設定為上述合成例所獲得聚合物溶液的熔點以上、且能提高黏著性的既定溫度(本例係60℃)的加熱板上，搭載已形成黏著層的基材。在經由基材加熱黏著層狀態，使黏著層與含焊料粉末黏著層呈相對向狀態，搭載已形成含焊料粉末黏著層的PET薄膜，便使含焊料粉末黏著層與黏著層相黏貼。
然後，將含焊料粉末黏著層與黏著層呈黏貼的基材從加熱板上取出後，施行冷卻，經冷卻後，剝離在含焊料粉末黏著層上所黏貼的PET薄膜。藉此，獲得在基材上所形成黏著層的表面上，形成有由在黏著劑成分中所混合焊料粉末呈複數層重疊的含焊料粉末黏著層之板片。
在經設定於上述合成例所獲得聚合物溶液的熔點以上、且能提高黏著性的既定溫度(本例係80℃)的加熱板上，放置已形成有黏著層與含焊料粉末黏著層的基材。
在經由基材加熱黏著層與含焊料粉末黏著層的狀態下，將焊料粉末灑於含焊料粉末黏著層的表面上，使用靜電刷及粉撲形成均勻，便使含焊料粉末黏著層的表面上附著焊料粉末，且除去過剩的粉末。
然後，從加熱板上取出經使焊料粉末附著於含焊料粉末黏著層上的基材之後，施行冷卻，便獲得在基材上隔著黏著層形成的含焊料粉末黏著層表面上，形成由1層以上焊料
粉末構成焊料粉末層的實施例焊料轉印片。
在依上述合成例所獲得聚合物溶液中，使用溶劑(醋酸乙酯)調製成固形份%成為25%狀態。在該聚合物溶液中相對於聚合物100份，添加當作交聯劑用之CHEMITITE® PZ-33(日本觸媒製)0.2份，利用間歇滾筒塗布機將上述溶液，塗布於100μm伸對苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜經電暈處理過的面上，獲得由丙烯酸系黏著劑成分構成的40μm黏著層。
在經設定於上述合成例所獲得聚合物溶液的熔點以上、且能提高黏著性的既定溫度(本例係80℃)的加熱板上，放置已形成有黏著層的基材。
在經由基材加熱黏著層狀態下，將焊料粉末灑於含焊料粉末黏著層的表面上，使用靜電刷及粉撲形成均勻，便使含焊料粉末黏著層的表面上附著焊料粉末，且除去過剩的粉末。
然後，從加熱板上取出經使焊料粉末附著於含焊料粉末黏著層上的基材之後，施行冷卻，便獲得在基材上所形成黏著層表面上，形成由1層焊料粉末構成焊料粉末層的比較例焊料轉印片。
轉印時的條件係使用明昌機工(股)製的奈米壓印裝置(以下稱「實驗裝置」)，依照下述步驟製作焊料凸塊。首先，在
實驗裝置的下面加熱平台上放置陶瓷板，並於其上面放置緩衝材，更在上面放置實施例/比較例的焊料轉印片，最後放置50μ間距的工件。接著，將下面加熱平台的溫度設定為40℃，並將實驗裝置的上面加熱平台溫度設定為201℃，使下面加熱平台上升，將工件壓抵於上面加熱平台並施行加壓。在加壓力到達目標0.4kN/pcs之後，便在將下面加熱平台的溫度保持於40℃狀態下，將上面加熱平台的溫度設為225℃，並施行1秒鐘的加壓與加熱。然後，使上面加熱平台的溫度降低至100℃。接著，使下面加熱平台下降，並減壓。然後，從實驗裝置中取出工件，觀察所製成工件上的焊料凸塊。
另外，由擴散結合進行的機制可認為如下。即，利用上面加熱平台使焊料轉印片亦從基板6的電極60側受加熱。然而，因為依照焊料粉末層2、含焊料粉末黏著層3、黏著層4的順序徐緩加熱，因而首先在電極60面處，焊料粉末層2的焊料會擴散結合於電極。然後(或同時)接觸於焊料粉末層2之焊料的含焊料粉末黏著層3之焊料進行擴散結合。以擴散結合的地方為基礎，在含焊料粉末黏著層3內擴大擴散結合範圍。在基板6沒有電極60的地方，因為從上面加熱平台朝焊料粉末層2的焊料之熱傳導差，因而如圖3B所示，焊料粉末層2、含焊料粉末黏著層3沒有擴散結合的部位會與黏著層4一起被剝離。
評價結果係如表1所示。
[表1]
實施例、比較例均係焊料粉末對電極的轉印性良好。即便焊料粉末呈複數層重疊的實施例之焊料轉印片，仍沒有發現轉印不良。又，實施例、比較例均沒有發現迴焊後發生橋接情形。
針對迴焊後的焊料凸塊形狀，相較於焊料粉末為1層的圖5B所示比較例之下，圖5A所示實施例的焊料凸塊形狀比較球狀化，推測焊料體積變大。藉此得知實施例的焊料轉印片可在確保良好轉印性、且不致發生橋接情況下，增加焊接轉印量。
另外，黏著層的黏著劑成分及含焊料粉末黏著層的黏著劑成分係如實施例所示，藉由使用側鏈結晶性聚合物，除不易發現轉印不良之外，尚可獲得焊料粉末層從黏著層的剝離性亦佳的結果。
1A‧‧‧焊料轉印片
2‧‧‧焊料粉末層
20‧‧‧焊料粉末
3‧‧‧含焊料粉末黏著層
30‧‧‧焊料粉末
31‧‧‧黏著劑成分
4‧‧‧黏著層
41‧‧‧黏著材成分
5‧‧‧基材
Claims (9)
- 一種焊料轉印片，包括：基材；黏著層，其乃形成於上述基材其中一面上；含焊料粉末黏著層，其乃形成於上述黏著層其中一面上；以及焊料粉末層，其乃形成於上述含焊料粉末黏著層其中一面上；其特徵在於：上述焊料粉末層係由焊料粉末排列呈面狀排列；上述含焊料粉末黏著層係由焊料粉末與黏著劑成分混合、且具有既定焊料量形成的厚度。
- 如申請專利範圍第1項之焊料轉印片，其中，上述焊料粉末層係由焊料粉末呈1層面狀排列。
- 如申請專利範圍第1或2項之焊料轉印片，其中，上述含焊料粉末黏著層的黏著劑成分係由在焊料粉末熔點下不會揮發的化合物構成。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之焊料轉印片，其中，上述含焊料粉末黏著層的黏著劑成分係具有側鏈結晶性聚合物，屬於藉由在上述側鏈結晶性聚合物熔點以上的溫度下具有流動性，而顯現出黏著力，且藉由在未滿上述側鏈結晶性聚合物熔點的溫度下進行結晶化，而降低黏著力的黏著劑成分。
- 如申請專利範圍第4項之焊料轉印片，其中，上述側鏈結晶性聚合物係具有30℃以上且未滿70℃的熔點。
- 如申請專利範圍第4至5項中任一項之焊料轉印片，其中，在未滿上述側鏈結晶性聚合物熔點的溫度下，上述黏著劑成分的黏著力係未滿2.0N/25mm。
- 如申請專利範圍第1至6項中任一項之焊料轉印片，其中，構成上述含焊料粉末黏著層的焊料粉末與黏著劑成分之體積比，係焊料粉末：黏著劑成分=74：26。
- 一種焊料凸塊，使用申請專利範圍第1至7項中任一項之焊料轉印片形成。
- 一種使用焊料轉印片的焊料預塗方法，包括有以下各步驟：A.在基材上塗布黏著劑而形成黏著層的步驟；B.在上述黏著層上形成由焊料粉末與黏著劑所構成含焊料粉末黏著層的步驟；C.在上述含焊料粉末黏著層上散布焊料粉末的步驟；D.除去上述含焊料粉末黏著層上的過剩粉末焊料，而形成焊料粉末層的步驟；E.將上述黏著層、含焊料粉末黏著層、及包括上述焊料粉末層的焊料轉印片之上述焊料粉末層，重疊於工件的電極側之步驟；F.將由上述焊料轉印片與工件重疊者同時施行加熱與加壓的步驟；以及G.經焊料固化後，除去上述焊料轉印片的步驟。
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