WO2000010369A1

WO2000010369A1 - Realisation de bossages de soudure, methode de montage d'un dispositif electronique et structure de montage pour ce dispositif

Info

Publication number: WO2000010369A1
Application number: PCT/JP1999/004293
Authority: WO
Inventors: Seiki Sakuyama; Hiroki Uchida
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 1998-08-10
Filing date: 1999-08-06
Publication date: 2000-02-24
Also published as: TW200417299A; TWI246378B; TWI231735B; US6461953B1; JP2008182279A

Description

明細書ハンダバンプの形成方法、電子部品の実装方法、及び電子部品の実装構造技術分野

本発明は、各種の基板にハンダバンプを形成するためのハンダバンブの形成方法、電子部品の実装方法、及び電子部品の実装構造に関する。

本明細書で単に「基板」とレ、うときは、ブリント配線基板やゥェハなどの狭義の基板に限定されるものではなく、ハンダバンプの形成対象物となりうる全てを含む広義の基板を指すものとする。発明の背景

近年、電子部品の高密度実装の要請がますます高くなつており、電子部品の実装方法としては、ワイヤボンディング法によるフェイスアップ方式の実装方法から、ハンダバンプを用いたフェイスダウン方式の実装方法へと変化する傾向が見られる。ハンダバンプを形成する方法として、従来では、いわゆるメッキ法ゃ蒸着法などが一般には採用されていた。ところが、これらの方法では、大掛かりで高価な設備を必要とするのに加え、ハンダバンプの高さやハンダ組成の制御が難しいといつた問題点があった。

そこで、以上のような問題を解決するために、耐熱性絶縁膜を利用する方法 (特開平 1— 1 6 1 8 5 0号公報）やシートを利用する方法（特開平 9— 1 1 6 2 5 7号公報）が従来から提案されている。

特開平 1 一 1 6 1 8 5 0号公報に記載のハンダバンプ形成方法では、添付の図 9 aに示すように、ハンダバンプの形成対象となる基板 9は、基板本体 9 0 の表面にアルミ配線 9 1を覆うガラス膜の表層部 9 2が形成されているとともに、この表層部 9 2の凹部 9 3内には電極 9 4が設けられた構造とされている.，上記基板 9にハンダバンプを形成するには、まず図 9 bに示すように、上記表層部 9 2上に絶縁膜 9 5を形成する。この絶緣膜 9 5は、液状の樹脂を上記表層部 9 2や電極 9 4の表面の全体に塗布してから、電極 9 4の表面上の樹脂をエッチングして形成する。これにより、電極 9 4の上方に上記凹部 9 3よりも深い凹部 9 3 ' を形成することができる。次いで、図 9 cに示すように、上記凹部 9 :Γ 内にハンダペースト 5 eを充填した後に、このハンダベースト 5 e を加熱して再溶融させ、その後固化させる。この方法によれば、表層部 9 2上に絶縁膜 9 5を形成することによって凹部 9 3 ' の深さ寸法を大きくし、この凹部 9 3 ' に充填されるハンダペースト量を多くすることができる，従って、図 9 dに示すように、隆起状のハンダバンプ 5 0を形成することができる。しかしながら、図 9 a〜 9 dに示す方法は次のような問題があった, すなわち、表層部 9 2上に絶縁膜 9 5を形成する際に、表層部 9 2や電極 9 4の表面の全体に液状の榭脂を塗布し、その一部をエッチングするため、上記絶縁膜 9 5の厚み tをその全体にわたって所望の厚みに正確に仕上げることが難しいものとなつていた _c 従って、複数の凹部 9 3 ' の各所の深さを均一にすることが難しく、後に形成される複数のハンダバンプ 5 0の高さに大きなバラツキを生じ易くなつていた。このようなハンダバンブ 5 0の高さのバラツキは、ハンダバンブを利用して他の部品との電気的な接続を図る上で好ましくない。

また、ハンダバンプを利用して他の部品との電気的な接続を行う場合、ハンダバンブの高さをできる限り高くしてそのハンダ量を多くすることが要請される場合がある。ところが、上記従来の方法では、液状の樹脂を塗布して形成される絶縁膜 9 5の厚み tを大きくするには一定の限界があり、凹部 9 3 ' をさほど深く形成することはできない。このため、ハンダバンプ 5 0の高さを一定以上の高さに形成することも難しいものとなっていた。なお、この従来の方法では、絶縁膜 9 5の上にこれと同様な絶縁膜をさらに重ねて形成することにより、絶縁膜全体の厚みを増大させようとしても、絶縁膜を形成するための液状の樹脂を塗布するときにその樹脂が凹部 9 3 ' 内に厚肉状に塗布されてしまい、この部分の樹脂を適切にエッチングすることは難しい _υ

一方、特開平 9 一 1 1 6 2 5 7号公報に記載のハンダバンプ形成方法は、図 1 0 aに示すように、貫通孔 8 0を有するシート 8を利用する。ハンダバンブを形成するには、まず図 1 0 bに示すように、上記シート 8上にマスクシート 8 1を重ね合わせることによって、このマスクシ一ト 8 1を利用して上記シート 8の貫通孔 8 0にハンダペースト 5 f を充填し、その後図 1 0 cに示すように、マスクシート 8 1 とシート 8とを互いに分離させる。次いで、図 1 0 dに示すように、上記シート 8を基板 8 2上に載置して、ハンダベースト 5 f を電極 8 3の上方に配置する。この状態で上記ハンダペースト 5 f を加熱して再溶融させると、図 1 0 dに示すように、ハンダバンプ 5 1を形成することができる,.、その後は図 1 0 f に示すように、上記シート 8を基板 8 2上から取り除く,... この方法によれば、上記シ一ト 8を複数回のハンダバンプ形成作業に繰り返して使用することができるばかりでなく、シート 8に形成された複数の貫通孔 8 0の深さや開口径を各所均一にすることができる。

しかしながら、この図 1 0 a〜 1 0 f に示す従来の方法では、基板 8 2の複数の電極 8 3の配置に対応した複数の貫通孔 8 0を有するシート 8を予め製作しておく必要がある。しかも、このシート 8の作製は、基板 8 2への電極 8 3 の形成プロセスなどとは全く別個の作業として行う必要がある。このため、上記シート 8の製作の手間が面倒であるのに加え、集積回路パターンの微細化に伴って、複数の電極 8 3のピッチが微細になると、上記シート 8の作製が困難となる虞れがあった。また、複数の電極 8 3のピッチが微細になると、これら複数の電極 8 3とシート 8の複数の貫通孔 8 0との位置合わせ精度も低下するその結果、上記後者の手段では、複数の電極 8 3のピッチが微細化されると、ハンダへースト 5 f を各電極 8 3上に正確に位置合わせすることが困難となり、例えば互いに隣接するハンダバンプ 5 1， 5 1 どうしが不当に導通接触してしまうという不具合を生じる虞れがあった。

さらに、特開平 7— 2 7 3 4 3 9号公報には、以上の 2つの従来例の問題を解決できるハンダバンプ形成方法が開示されている。すなわち、同公報に開示のハンダバンブ形成方法によれば、先ず回路パターンが形成された基板の表面に第 1 のソルダレジスト層を形成した後に、この第 1のソルダレジスト層をェツチングして回路パターンにおける電極に対応する部分に開口孔を形成さする次いで、第 1のソルダレジスト層の表面に第 2のソルダレジスト層を貼付した後に、この第 2のソルダレジスト層をエッチングして第 1のソルダレジスト層の開口孔に対応する部分に開口孔を形成する。次いで、両ソルダレジスト層の開口孔にハンダベーストを充填して、加熱溶融した後に固化させることにより、回路ハターンの各電極上にハンダバンプを形成するのである。最後に、第 1のソルダレジストは溶解せず、第 2のソルダレジスト層を溶解する溶解液により第 2のソルダレジスト層を溶解除去させるのである。

以上の方法によれば、第 1のソルダレジスト層の厚みと第 2のソルダレジスト層の厚みを利用して、ハンダぺ一ストを充填する凹部（両ソルダレジスト層の開口孔によって形成される）の深さを大きくして、ハンダバンプを充分な大きさに形成することができる。しかも、第 2のソルダレジスト層を溶解除去後も第 1のソルダレジスト層は残存するので、ハンダバンプ間の短絡を防止できるため、電極間のファインピッチ化に対応することができる。

しかしながら、上記特開平 7— 2 7 3 4 3 9号公報に記載の方法では、基板が第 2のソルダレジスト層と同質の樹脂を主成分とする場合には、第 2のソルダレジスト層を溶解する際に基板までも部分的に溶解され、不良の原因となるまた、第 2のソルダレジスト層を溶解除去するための処理が必要となり、作業効率がよいとはいえない。さらに、電子部品を接合するに際しては、電子部品側のハンダバンプを基板側のハンダバンプに位置合わせしなければならず、位置合わせが不良な場合には、製品の信頼性が低下する。発明の開示

そこで、本発明の目的に 1つは、簡易な作業によって複数のハンダバンブを所望の高さに正確に形成することを可能としながら、基板が樹脂からなる場合でも、その基板が不用意に溶解されることのないハンダバンプの形成方法を提供することにある。

本発明の別の目的は、ハンダバンプ形成のために用いた樹脂層を溶解除去する工程を伴うことなく、電子部品を基板に効率的に実装することのできる方法及び構造を提供することにある。

本発明の第 1の側面によれば、基板の表層部に設けられている複数の凹部内にハンダを充填する工程と、このハンダを溶融 '固化させることにより、上記各凹部内にハンダバンプを形成する工程とを含む、ハンダバンプの形成方法であって、上記複数の凹部内にハンダを充填する以前の工程として、上記表層部上にフィルムを貼付又は載置する工程と、このフィルムに上記複数の凹部に連通した複数の窓部を設ける工程と、を有しており、上記フィルムは上記基板を構成する材料とは主成分が異なる材料で構成されていることを特徴とする、ハンダバンプの形成方法が提供される。

本発明の上記第 1の側面では、基板の表層部の複数の凹部内にハンダを充填する以前の段階において、上記表層部にフィルムを貼付又は載置して、このフイルムに上記複数の凹部に連通した複数の窓部を設けているために、上記複数の凹部内にハンダを充填するときには、このハンダを上記フィルムの複数の窓部内にも充填することができる。従って、基板の電極上に配されるハンダの高さを高くすることができ、このハンダの溶融後の固化により、隆起状のハンダバンブを適切に形成することができる。また、各所の厚みが均一なフィルムを用いれば、このフィルムに設けられる複数の窓部の深さも必然的に各所均一となり、基板の複数の電極上に配されるハンダの高さを各所一定の高さに揃えることができる。従って、複数のハンダバンプの高さ寸法に大きなバラツキを生じないようにできる。また、本発明では、ハンダバンプの高さはフィルムの厚みに対応した寸法となり、ハンダバンプを所望の高さに設定することも容易となる。さらに、上記フィルムとして厚肉のものを用いたり、あるいは上記フィルムを複数枚重ねることにより、ハンダバンプの高さをかなり高くすることもできる。

しかも、上記フィルムは、基板を構成する材料とは異なる材料からなるため、当該フィルムを溶解液で溶解除去する際に不用意に基板が侵されることもない。このような観点から、例えば基板がエポキシ系樹脂からなる場合には、上記フイルムはアクリル系又はイミド系樹脂で構成すればよレ、。また、上記フィルムを基板表層部に載置（貼付に代えて）する場合には、ハンダバンプ形成後に当該フィルムを容易に剥離除去することができ、フィルムの残渣が電極に付着して、接続不良を起こす可能性を低減することができる。

好ましくは、上記基板の表層部は、基板本体の表面にレジスト層を含んでおり、このレジスト層は上記各電極の上方に開口孔が形成されるように露光及び

0 現像される,，

好ましくは、上記フィルムは、感光性フィルムであり、上記フィルムに上記複数の窓部を設ける工程は、上記フィルムへの露光及び現象を行う工程である .，また、これに代えて、上記フィルムに上記複数の開口孔を設ける工程は、上記フィルムにレーザ照射を行う工程であってもよレ、。

上記基板表層部の凹部にハンダを充填する工程は、上記フィルムの窓部からハンダペースト、又はハンダ粉末、又は溶融ハンダを充填することにより行うのが好ましい。また、溶融ハンダを充填するには、上記フィルムに窓部を形成した後に、上記基板を常圧あるいは減圧下にて溶融ハンダ浴に浸漬すればよレ本発明の第 2の側面によれば、複数の凹部を形成した表層部を有する基板上に電子部品を搭載し、この電子部品の電極と上記各凹部の電極とをハンダを介して接続するための電子部品の実装方法であって、上記基板上に電子部品を搭載する以前の工程として、上記表層部上にフィルムを貼付又は載置する工程と、このフィルムに上記複数の凹部に連通した複数の窓部を設ける工程と、上記複数の窓部と上記複数の凹部とにハンダを充填する工程とを有しており、かつ、上記基板上に電子部品を搭載した後に上記ハンダを溶融させることを特徴とする、電子部品の実装方法が提供される。

以上の実装方法では、電極上に配置したハンダを溶融させる段階において既に基板上に電子部品を搭載させているために、上記ハンダを溶融させると、このハンダによって上記電子部品の電極と基板の電極とを機械的及び電気的に接続することができる。従って、基板側に独立してハンダバンプを形成したり、フィルムを除去する必要はなく、少ない作業工程によって基板に電子部品を実装することが可能となる。この結果、電子部品の実装作業能率を高めることができる。しかも、上記フィルムの窓部を電子部品側のハンダバンプを位置决めするのに利用することができるので、バンプ対バンプで突き合わせる場合よりも位置合わせが容易で信頼性も高くなる。

むろん、本発明の第 2の側面によって提供される電子部品の実装方法は、基板の表層部に形成されている複数の凹部にハンダを充填するまでの作業工程が、本発明の第 1の側面によって提供されるハンダバンプの形成方法の作業工程と共通する工程であるために、上述した本発明の第 1の側面によって得られるのと同様な利点が得られる。すなわち、本発明の第 2の側面によって提供される電子部品の実装方法では、基板の表層部に貼付されるフィルムの複数の窓部の深さを各所均一にすることができるために、基板の複数の電極と電子部品とを接続するハンダの量も各所均一にすることができる。また、フィルムの厚みを大きくするなどして、基板の複数の電極と電子部品とを接続するハンダの量を多くすることも簡単に行える。従って、ハンダの量に過不足を生じないようにして、基板に対する電子部品の実装を適切に行うことができる。さらには、基板の複数の電極に対応するようにフィルムに複数の窓部を設ける作業も簡単かつ正確に行うことができ、複数の電極のファインピッチ化にも適切に対処できる。

本発明の第 3の側面によれば、複数の凹部を形成した表層部を有する基板上に電子部品が搭載され、かっこの電子部品の電極と上記基板の各凹部の電極とがハンダを介して接続されている、電子部品の実装構造であって、上記表層部には、上記各凹部に連通した複数の窓部を有するフィルムが形成されていることを特徴とする、電子部品の実装構造が提供される。

本発明の上記第 3の側面は、上記第 2の側面に係る実装方法によって得られる実装構造を対象とするものであり、上記第 2の側面によって得られるのと同様な効果が期待できる。

本発明のその他の特徴及び利点は、以下に行う発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。図面の簡単な説明

図 1 a〜】 f は、本発明に係るハンダバンプの形成方法の一例を示す要部断面図である。

図 2 a〜 2 c:は、図 l aに示す回路基板の作製工程を示す要部断面図である。図 3は、図 1 a〜 l f に示す方法でハンダバンプが形成された基板に電子部品の実装する方法の一例を示す要部断面図である。

図 4は、図 3に示す実装方法により得られた電子部品の実装構造を示す要部断面図である。

図 5 a及び 5 bは、図 l a〜 l f に示す方法でハンダバンプが形成された基板に電子部品の実装する方法の他の例を示す要部断面図である。

図 6 a〜6 eは、本発明に係るハンダバンプの形成方法の他の例を示す要部断面図である。

図 7は、溶融ハンダを用いたハンダ充填作業の例を示す要部断面図である。図 8 a〜8 f は、本発明に係る電子部品の実装方法の一例を示す断面図である。

図 9 a〜 9 dは、従来のハンダバンプ形成方法の一例を示す要部断面図である。

図 1 0 a〜 1 0 f は、従来の方法の他の例を示す断面図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する _u

図】 a〜 1 f は、本発明に係るハンダバンプの形成方法の一例を示す要部断面図である。図 2 a〜 2 cは、図 l aに示す回路基板の作製工程を示す要部断面図である。

図 1 ( a ) に示す回路基板 1は、基板本体 1 0の表面に複数の凹部 1 1を形成した一定厚みの表層部 1 2が設けられたものである。上記各凹部 1 1の内部には、例えば銅製の電極 2が設けられている。上記基板本体 1 0は、例えばガラス繊維（又はガラスクロス）強化エポキシ樹脂製である。

上記回路基板 1は、もともとは図 2 aに示すように、基板本体 1 0の表面に複数の電極 2やこれに導通した配線部（図示略）が形成された構造を有する。上記基板本体 1 0上に上記表層部 1 2を形成する作業は、まず図 2 bに示すように、基板本体 1 0の表面に、各電極 2よりも厚みが大きなフォトレジスト層 1 2 ' を形成する。次いで、図 2 cに示すように、フォトマスク 3を用いたフオトレジスト層 1 2 ' の露光処理、及びその現像処理を行う。上記フォトレジスト層 1 2 ' として、例えばポジ型のものを用いた場合には、上記フォトレジスト層 1 2 ' のうち、上記各電極 2の形成箇所及びその周辺に露光を行うことにより、その後の現像処理によって上記各電極 2の上方及びその周辺部においてフォトレジストを除去することができる。このような一連の工程により、図 1 aに示すように、基板本体 1 0の表面にフォトレジスト層からなる上記表層部 1 2を設けた構成とすることができる。後述するハンダバンプの形成作業は、上記表層部 1 2を設ける作業に引き続いて行うことができる。

上記図 1 aに示す回路基板 1にハンダバンプを形成するには、まず図 1 に示すように、上記表層部 1 2の表面に一定の厚みを有するフィルム 4を貼付又は載置する。回路基板 1をガラス繊維強化エポキシ樹脂で構成する場合には、このフィルム 4は、例えばァクリル系樹脂又はィミド系樹脂などの感光性材料で構成すれば、後にフィルム 4を溶解液で溶解除去する際に回路基板 1が侵されることを防止することができる。このフィルム 4の貼付又は載置により、上記表層部 1 2の各凹部 1 1の上部開口は閉塞される。

次いで、図 1 cに示すように、上記フィルム 4には、上記複数の凹部 1 1に連通した複数の窓部 4 0を設ける。各窓部 4 0の開口径は、上記各凹部 1 1と同一又は略同一である。上記フィルム 4に複数の窓部 4 0を設ける作業は、上述したフォトレジスト層 1 2 ' に凹部: 1 1を形成する場合と同様な手法を採用し、上記フィルム 4への露光処理及びその現像処理を行い、上記フィルム 4の各凹部 1 1 の直上部分を除去すればよい。例えば上記フォトレジスト層 1 2 ' がポジ型の場合において、上記フィルム 4についてもそれと同様なポジ型感光性のものを用いれば、図 1 bの仮想線に示すように、フィルム 4への露光処理には、フォトレジスト層 1 2，への露光処理に用いたフォトマスク 3をそのまま用いることができる。従って、フォトマスク 3の兼用が図れて便利である。さらには、凹部 1 1の形成と窓部 4 0とを同一のフォトマスクを用いて形成すれば、これら凹部 1 1と窓部 4 0とを正確に位置合わせすることもできる。上記窓部 4 0の形成後は、図 I dに示すように、それら窓部 4 0とその下方の凹部 1 丄との内部にハンダぺ一スト 5を充填する。このハンダペースト 5の充填に際しては、上記フィルム 4の上面に余分なハンダペーストが多量に残存しないようにすることが望ましく、そのためにはたとえはスキージを用いてフイルム 4の上面の余分なハンダペーストを搔き取る作業を行えばよい.: なお、本実施形態では、上記ハンダペースト 5に代えて、ハンダ粉末を上記各窓部 4 0内に充填させてもよレ、。

その後は、上記ハンダぺ一スト 5を加熱して再溶融させる。これにより、このハンダベースト 5に含まれていたハンダ成分以外の成分が揮発消失するとともに、図 1 eに示すように、ハンダ成分がその表面張力によって略ボール状になり、その後の自然冷却によってそのままの形状に固化する。この結果、それぞれの電極 2に固着した複数のハンダバンプ 5 Aが形成される。上記各ハンダバンプ 5 Aは、上記凹部 1 1に加えて上記窓部 4 0内にも充填されたハンダぺ一スト 5から形成されたものであるから、その高さを高くできる。また、上記窓部 4 0の深さは各所均一にできるために、上記各ハンダバンプ 5 Λの高さに大きなバラツキも生じないようにできる。

上記ハンダバンプ 5 Aの形成後は、図 1 f に示すように、フィルム 4を表層部 1 2から除去する。フィルム 4を除去するには、フィルム 4を剥離させたり、あるいは適当な溶剤を用いてフィルム 4を溶解させればよレ、。特に、フィルム 4を回路基板 1の表層部 1 2に載置（貼付に代えて）するだけの場合には、フイルム 4を容易に剥離させることができる。ただし、上記フィルム 4を表層部 1 2に貼付させたままであってもかまわない。上記フィルム 4が電気絶縁性の材質であれば、このフィルム 4を表層部 1 2に貼付させたままであっても、各ハンダバンプ 5 Aを用いての電気的な接続に支障を生じさせることはない。上記一連の作業工程によって得られた回路基板 1は、フリップチッブ方式の電子部品の実装に用いることができる。すなわち、図 3に示すように、上記回路基板 1に半導体チップ 6を実装するには、まず半導体チップ 6側のバンプ電極 6 1を上記複数のハンダバンプ 5 Aに対向接触させるようにして、上記半導体チップ' 6を上記回路基板 1上にセッティングする。上記半導体チップ 6側のバンブ電極 6 1は、例えばハンダバンプ電極であり、これらバンプ電極 6 1についても、本発明に係るハンダバンプの形成方法を用いて形成することが可能である,、次いで、図 4に示すように、上記複数のハンダバンプ 5 A及びバンプ電極 6 1を加熱して溶融させると、上記各ハンダバンプ 5 Aと各バンプ電極 6 】とを構成していたハンダが一体化したバンプ 5 Bが形成され、このバンプ 5 Bを介して回路基板 1の各電極 2と半導体チップ 6の電極とが接続される。上記半導体チップ 6の実装作業を行う場合、上記各ハンダバンプ 5 Aの先端に、フラックスを予め塗布し、いわゆる濡れ性を高めることが好ましい。フラックスの一例としては、ロジンを主成分とし、これにエタノールなどの溶剤や、有機酸、有機ハロゲンの活性剤を加えたものを用いることができる。また、上記フラックスの塗布に加え、又はフラックスの塗布に代えて、粘着剤を上記各ハンダバンプ 5 Aの先端に塗布する場合には、粘着剤の粘着性を利用して各ハンダバンプ 5 Aと各バンプ電極 6 1 との位置決め保持を図ることができる。上記粘着剤としては、例えばロジンを適用することができる。

さらに、半導体チップ 6の実装作業を行う場合、図 5 aに示すように、上記ハンダバンプ 5 Aの上部に平坦部 5 5を形成してもよい。上記平坦部 5 5は、例えば上記ハンダバンプ 5 Aを上方からプレスすることによつて形成することができる。このような平坦部 5 5を形成しておけば、図 5 bに示すように、ハンダバンプ 5 Aの平坦部 5 5上に半導体チップ 6のバンプ電極 6 1を安定させて配置することができる。また、フラックスや粘着剤を塗布する場合には、これらを平面部 5 5に塗布すればよく、その作業も容易となる。

図 6 a〜6 eは、本発明に係るハンダバンプの形成方法の他の例を示す要部断面図である。なお、図 6 a〜6 e及びそれ以降の図においては、先の実施形態と同一部分は同一符号で示している。

図 6 a〜6 eに示す方法は、回路基板 1の表層部 1 2に 2枚のフィルム 4， 4 Aを貼付又は載置する方法である。より具体的には、まず図 6 aに示すように、回路基板 1の表層部 1 2上に 1枚目のフィルム 4を貼付又は載置して、このフィルム 4に複数の窓部 4 0を設ける。この回路基板 1の構成は、図 l cに示した構成と同一であり、それまでの作業工程は先の実施形態と同一である。次いで、図 6 bに示すように、上記フィルム 4の上面に、これと同様な材質の感光性を有する 2枚目のフィルム 4 Aを貼付又は載置する。

その後、図 6 cに示すように、この 2枚目のフィルム 4 Aの露光処理及びその現象処理を行う。これにより、図 6 dに示すように、上記第 2のフィルム 4 ルム 4 Λの窓部 4 0 Λを形成する箇所は、各窓部 4 0の直上である:，従って、上記フィルム 4 Αには、その露光及び現像処理によって上記複数の窓部 4 0 Λを適切に形成することができるのである。

上記窓部 4 O Aを形成した後には、図 6 eに示すように、それら窓部 4 0 Λ、これに連通する窓部 4 0、及び複数の凹部 1 1内にハンダペースト 5を充填する。その後は、先の図 1 eに示した工程と同様に、上記ハンダペースト 5を加熱して再溶融させてから固化させる。これにより、ハンダバンブを形成することができる,.，

上記方法によれば、 2枚目のフィルム 4 Aを用いて形成された窓部 4 0の深さ分だけ、ハンダバンプの形成に用いられるハンダペースト 5の量を多くすることができ、ハンダバンプの高さをより高くすることができる。このように、本実施形態では、 1枚のフィルムを用いるだけではなく、 2枚のフィルム、あろいはそれ以上の枚数の複数のフィルムを回路基板の表層部に順次重ねてゆき、それら複数のフィルムのそれぞれに窓部を設けるようにしてもかまわない。

図 7は、ハンダ充填作業の他の例を示す説明図である。同図に示す作業工程では、回路基板 1をハンダ貯留槽 1 9内の溶融ハンダ浴 5 Cに浸漬させているこの回路基板 1は、その表層部 1 2上にフィルム 4を貼付して複数の窓部 4 0を設けたものであり、先の図 1 c及び図 6 aに示した回路基板の構成と同- である。このとき、微少なフィルム 4の窓部 4 0に溶融ハンダを確実に流入させるため、減圧下にてこの作業を行うのが好ましい

図 7に示す作業工程によれば、上記各窓部 4 0と表層部 1 2の各凹部 1 1内に溶融ハング 5 Cを充填させることができる。上記回路基板 1をハンダ貯留槽 1 9 から引き上げて上記充填された溶融ハンダを自然冷却させれば、同図の仮想線に示すように、そのままハンダバンプ 5 Aを形成することが可能である。本実施形態では、ハンダを再度加熱して溶融させる必要はないばかりでなく、ハングべ一ストを用いる場合のように、ハンダ成分以外の成分が揮発消失して、その分だけハンダバンブが痩せることもない。ただし、回路基板 1をハンダ貯留槽 1 9から引き上げた後に回路基板 1の姿勢を早期に安定させない場合には、ハンダバンブ 5 Λが電極 2の偏つた位置にぉレ、て固化する虞れがある。このような場合には、ハンダベーストを用いる場合のように、ハンダ成分以外の成分が揮発消失して、その分だけハンダバンブが痩せることもない。ただし、回路基板 1をハンダ貯留槽 1 9から引き上げた後に回路基板 1 の姿勢を早期に安定させない場合には、ハンダバンプ 5 Λが電極 2の偏つた位置において固化する虞れがある。このような場合には、回路基板 1を水平状態に安定させてから上記ハンダバンブ 5 A を再加熱し、その補正を行えばよい。

このように、本発明では、ハンダの充填方法としては、ハンダべ一ストゃハンダ粉末を用いるに限らず、溶融ハンダを充填してもかまわない。また、本発明でいうハンダとは、 S n、或いは P b、 I nなどを主成分とするものに限らず、電子部品の接合に用いられる A gなどを主成分とするものも含む。

図 8 a〜8 f は、本発明に係る電子部品の実装方法の一例を示す断面図である。この電子部品の実装方法は、まず図 8 a〜8 dに示すように、回路基板 1 の表層部 1 2上にフィルム 4を貼付又は載置して、このフィルム 4に複数の窓部 4 0を設け、これら複数の窓部 4 0とこれに連通する凹部 1 1内にハンダべ —スト 5を充填する。これら一連の作業工程は、先の図 1 a〜 1 dに示した作業工程と同様である

上記ハンダペースト 5の充填作業後には、図 8 eに示すように、実装対象となる半導体チップ 6をそのバンプ電極 6 1が上記ハンダペースト 5に接触するようにセッティングする。

この状態で上記ハンダペースト 5を加熱して溶融させ、その後固化させると、図 8 f に示すように、略ボール状に形成されたハンダ 5 Dを介して回路基板 1 の各電極 2と半導体チップ 6の電極とを接続することができる。上記ハンダ 5 Dは、凹部 1 1 と窓部 4 0とに一連に充填されたボリュームの多いハンダベースト 5から形成されるものであるから、その量に不足を生じさせないようにすることができる。上記フィルム 4は、回路基板 1に貼付又は載置したままでもかまわない。ただし、このフィルム 4を溶剤を用いて溶解させるなどして除去してもよレ、, .，

本発明に係るハンダバンプの形成方法及び電子部品の実装方法の各作業工程の具体的な構成は、上述の実施形態に限定されない。本発明では、例えばフィルムに形成する各窓部の径は、基板の表層部の凹部の径と同一又は略同一でなくてもよく、凹部よりも大径又は小径にしてもかまわない。

また、本発明では、基板の表層部は、基板そのものの表層部（表面）であつてもよい。例えば、シリコン基板の表面に電極を形成する手法としては、シリコン基板の表面に酸化処理を施すことによってこのシリコン基板の表面に絶縁層（酸化シリコンの層）を形成するとともに、この絶縁層にエッチング処理を施して凹部を形成し、その後この凹部内にアルミ製などの電極を形成する手法があるが、本発明はこのように基板にも適用できる。

本発明では、基板の表層部に設けられている凹部の具体的な構成も、上述の実施形態に限定されない。例えば、この凹部の開口径が電極よりも小さい寸法とされて、電極の表面の一部分のみが上記各凹部を介して露出した構成とされていてもよい。また、従来例を表す図 9 aに示すように、電極自体が凹部を有するような構成であってもよい。

さらに、本発明では、基板の表層部に貼付したフィルムに窓部を設ける方法としては、例えばフィルムにレーザを照射する手段を採用してもかまわない。レーザとしては、エキシマレ一ザや Y A G レーザなどの種々のレーザを用いることができる。レ一ザの照射によってフィルムに窓部を設ける場合には、フィルムとしては、感光性のものを用いる必要はなく、例えばポリイミドフィルムを用いればよい。

次に、本発明の実施例につき説明する。

〔実施例 1〕

直径が 5 0 μ mの銅製の電極を 1 5 0 // mピッチで表面に多数形成したガラス繊維強化エポキシ樹脂製の基板の表面に、厚みが 2 5 /z mのフォトレジスト層を形成した後に、その露光 ·現像処理を行うことにより、上記フォトレジスト層に上記電極を外部に露出させる直径 8 0 μ mの凹部を多数形成した。上記フォトレジスト層は、エポキシァクリレート樹脂系とした。その後、上記フォトレジスト層の上面に厚みが 5 0 μ τηの了クリル樹脂系感光性フィルムを熱圧着（1 0 5°C、圧力 3. 5 KgZcm²) し、ガラスマスクを用いて露光した後に、 1 %の炭酸ナトリゥム溶液で上記感光性フィルムをエッチング現像し、上記凹部に重なった直径 8 0 μ mの窓部を形成した。次いで、 6 3 %S n— P bのハンダを体積比で約 5 0%含むハンダペーストを印刷法により上記窓部と凹部とに充填し、 2 1 0°Cで加熱溶融させた。その後、 3%水酸化ナトリウム溶液を用いて上記感光性フィルムを除去した。

その結果、平均高さが 6 0 mの多数のハンダバンプを形成することができたこれら多数のハンダバンプの高さのばらつきは、 2 μ αι以内であった。また、感光性フィルムを溶解除去した際に、基板が侵食されることは一切なかつた。

〔実施例 2〕

直径が 5 0 μ mの銅製の電極を 1 5 0 μ mピッチで表面に多数形成したガラス繊維強化エポキシ樹脂製の基板の表面に、厚みが 2 5 mのフォトレジスト層を形成した後に、その露光 ·現像処理を行うことにより、上記フォトレジスト層に上記電極を外部に露出させる直径 8 0 μ mの凹部を多数形成した。上記フォトレジスト層は、エポキシアタリレート樹脂系とした。その後、上記フォトレジス卜層の上面に厚みが 5 0 μ χ の了クリル樹脂系感光性フィルムを熱圧着（ 1 0 5 ：、圧力 3. 5 Kg/cm²) し、ガラスマスクを用いて露光した後に、 2. 3 %テ卜ラメチルアンモニゥムハイドロォキサイド溶液で上記感光性フィルムをエッチング現像し、上記凹部に重なった直径 1 2 0 /i mの窓部を形成した。次いで、 6 3 % S n - P bのハンダを体積比で約 5 0 %含むハンダへーストを印刷法により上記窓部と凹部とに充填し、 2 1 0°Cで加熱溶融させた。その後、 1 0%モノエタノールァミン溶液を用いて上記感光性フィルムを除去した。

その結果、平均高さが 7 5 /i mの多数のハンダバンプを形成することができた。これら多数のハンダバンプの高さのばらつきは、 1. 5 / m以内であったまた、感光性フィルムを溶解除去した際に、基板が侵食されることは一切なかつた。〔実施例 3〕

直径が 5 0 μ mの銅製の電極を 1 5 0； u mピッチで表面に多数形成したガラス繊維強化エポキシ樹脂製の基板の表面に、厚みが 2 5 のフォトレジスト層を形成した後に、その露光 ·現像処理を行うことにより、上記フォトレジスト層に上記電極を外部に露出させる直径 8 0 mの凹部を多数形成した。上記フォトレジスト層は、エポキシアタリレート樹脂系とした。その後、上記フォトレジスト層の上面に厚みが 5 0 mのァクリル樹脂系感光性フィルムを載置 ( 2 5^LC) し、ガラスマスクを用いて露光した後に、 2. 3 %テトラメチルァンモニゥムハイドロォキサイド溶液で上記感光性フィルムをエッチング現像し、上記凹部に重なった直径 1 2 0 μ πιの窓部を形成した。次いで、 6 3% S n— P bのハンダを体積比で約 5 0 %含むハンダペース卜を印刷法により上記窓部と凹部とに充填し、 2 1 0°Cで加熱溶融させた。その後、 5%モノエタノールァミン溶液を用いて上記感光性フィルムを除去した。

その結果、平均高さが 7 5 μ mの多数のハンダバンプを形成することができた。これら多数のハンダバンプの高さのばらつきは、 1. 5 μ πι以内であった。また、感光性フィルムを溶解除去した際に、基板が侵食されることは一切なかつた。

〔実施例 4〕

直径が 7 0 μ mで凹形状の表面が N iの電極を 1 5 0 μ mピッチで多数形成し、かつ電極上部以外がポリイミドで被覆された基板の表面に、厚みが 5 0 ^ mのァクリル樹脂系感光性フィルムを熱圧着（ 1 0 5°C、圧力 3. 5 K g/ c m-) し、ガラスマスクを用いて露光した後に、 2. 3 %テトラメチルアンモニゥムハイドロォキサイド溶液で上記感光性フィルムをエッチング現像し、上記凹部に重なった直径 1 2 0 μ mの窓部を形成した。次いで、 6 3 %S n— P bのハングを体積比で約 5 0%含むハンダペーストを印刷法により上記窓部と凹部とに充填し、 2 1 0°Cで加熱溶融させた。その後、 1 0%モノエタノールァミン溶液を用いて上記感光性フィルムを除去した。

その結果、平均高さが 7 0 μ mの多数のハンダバンプを形成することができた。これら多数のハンダバンプの高さのばらつきは、 1 . 5 / m以內であった。また、感光性フィルムを溶解除去した際に、基板が侵食されることは一切なかつた〔実施例 5〕

直径が 7 0 μ mで凹形状の表面が N iの電極を 1 5 0 μ mピッチで多数形成し、かつ電極上部以外がポリイミドで被覆された基板の表面に、厚みが 5 0 μ mのアクリル樹脂系感光性フィルムを載置（2 5 °C) し、ガラスマスクを用いて露光した後に、 2 . 3 %テトラメチルアンモニゥムハイド口オキサイド溶液で上記感光性フィルムをエッチング現像し、上記凹部に重なった直径 1 2 0 μ mの窓部を形成した。次いで、 6 3 % S n— P bのハンダを体積比で約 5 0 % 含むハンダベーストを印刷法により上記窓部と凹部とに充填し、 2 1 0 °Cで加熱溶融させた。その後、 5 %モノエタノールァミン溶液を用いて上記感光性フイルムを除去した。

その結果、平均高さが 7 0 // mの多数のハンダバンプを形成することができた'，これら多数のハンダバンプの高さのばらつきは、し 5 m以内であつたいまた、感光性フィルムを溶解除去した際に、基板が侵食されることは一切なかつた。〔実施例 6〕

直径が 5 0 μ Γηの銅製の電極を 1 5 0 μ mピッチで表面に多数形成したガラス繊維強化エポキシ樹脂製の基板の表面に、厚みが 2 5 /i mのフォトレジスト層を形成した後に、その露光 ·現像処理を行うことにより、上記フォトレジスト層に上記電極を外部に露出させる直径 8 0 μ mの凹部を多数形成した。上記フォトレジスト層は、硫酸バリウムをフイラ一として含むエポキシァクリレート榭脂系とした。その後、上記フォトレジスト層の上面に厚みが 5 0 μ mのボリイミドフィルムを載置し、エキシマレ一ザを用いて電極上部に直径 1 2 0 μ mの窓部を形成した。次いで、 6 3 % S n— P bのハンダを体積比で約 5 0 % 含むハンダベーストを印刷法により上記窓部と凹部とに充填し、 2 1 0 Cで加熱溶融させた。その後、 5 %モノエタノールァミン溶液を用いて上記ポリイミドフィルムを除去した。

その結果、平均高さが 7 5 μ mの多数のハンダバンプを形成することができた。これら多数のハンダバンプの高さのばらつきは、 1 . 5 μ πι以内であった。また、感光性フィルムを溶解除去した際に、基板が侵食されることは一切なかつた。

〔実施例 7〕

直径が 7 0 μ mで凹形状の表面が N iの電極を 1 5 0 μ mピッチで多数形成し、かつ電極上部以外がポリイミドで被覆された基板の表面に、厚みが 5 0 μ mのァクリル樹脂系フィルムを載置し、炭酸ガスレーザを用いて電極上部に直径 1 2 0 μ mの窓部を形成した。次いで、 6 3 % S n— P bのハンダを体積比で約 5 0 %含むハンダペーストを印刷法により上記窓部と凹部とに充填し、 2 1 (TCで加熱溶融させた。その後、 5 %モノエタノールァミン溶液を用いて上記フィルムを除去した:，

その結果、平均高さが 7 0 μ mの多数のハンダバンプを形成することができた。これら多数のハンダバンブの高さのばらつきは、 1 . 5 /z m以内であった。また、感光性フィルムを溶解除去した際に、基板が侵食されることは一切なかつた。

〔実施例 8〕

実施例 1の工程において、上記ハンダペーストに代えて、平均粒径 1 5 μ m のハンダ粉末（6 3 % S n— P b ) を用いた。また、このハンダ粉末を感光性フィルムの窓部とフォトレジスト層の凹部とに充填する以前には、フラックス (タムラ化研株式会社製の商品 U L F— 5 0 0 V S ) を上記窓部と凹部との内面に若干量だけ塗布した。それ以外の条件は、実施例 1と同一とした。

その結果、実施例 1 と同様に、平均高さが 6 0 mの多数のハンダバンプを形成することができた。これら多数のハンダバンプの高さのばらつきは、 2 m以内であった。また、感光性フィルムを溶解除去した際に、基板が侵食されることは一切なかった。

〔実施例 9〕

実施例 1の工程において、感光性フィルムの窓部にハンダペーストを充填するのに代えて、基板全体を 2 1 0 °Cの溶融ハンダ（6 3 % S n— P b ) に浸漬させてから引き上げ、そのまま自然冷却により固化させた。基板全体を溶融ハンダに浸漬させる以前には、実施例 2と同様にフラックスの塗布処理を行った。それ以外の条件は、実施例 1と同一とした。

その結果、平均高さが 7 0 /i mの多数のハンダバンプを形成することができた。これら多数のハンダバンプの高さのばらつきは、 2 m以内であった。また、感光性フィルムを溶解除去した際に、基板が侵食されることは一切なかつた。

〔実施例 1 0〕

実施例 1の工程において、厚さが 5 0 μの感光性フィルムに代えて、それと同材質の厚さが 4 0 μ mの感光性フィルムを用いた。この感光性フィルムに直径 8 0 mの窓部を多数形成した後には、上記感光性フィルムと同材質の厚さが 4 0 μ mの 2枚目の感光性フィルムを熱圧着し、感光性フィルムを 2枚重ね状態とした。この 2枚目の感光性フィルムについても、 1枚目の感光性フィルムと同様な条件で露光 ·現像処理を行い、 1枚目の感光性フィルムの窓部に重なった直径 8 0 μ mの窓部を多数形成した。その後は、上記 2枚の感光性フィルムのそれぞれの窓部とフォトレジスト層の凹部とに、 6 3 % S n— P bのハンダを体積比で約 5 0 %含むハンダペーストを印刷法により充填し、 2 1 0 °C で加熱溶融させた。その後、 3 %水酸化ナトリウム溶液を用いて上記 2枚の感光性フィルムを除去した。

その結果、平均高さが 8 0 mの多数のハンダバンプを形成することができた。これら多数のハンダバンプの高さのばらつきは、 2 μ πι以内であった。また、 2枚目の感光性フィルムを溶解除去した際に、基板が侵食されることは一切なかった。〔実施例 1 1〕

実施例 4の工程において、上記ハンダべ一ストに代えて、平均粒径 1 5 / m のハンダ粉末（6 3 % S n— P b ) を用いた。また、このハンダ粉末を窓部に充填する前には、実施例 2と同様にフラックスを 2枚の感光性フィルムの窓部とフォトレジスト層の凹部との内面に若干量だけ塗布した。それ以外の条件は、実施例 4と同一とした。

その結果、平均高さが 8 0 μ mの多数のハンダバンプを形成することができた。これら多数のハンダバンプの高さのばらつきは、 2 // m以內であった。また、感光性フィルムを溶解除去した際に、基板が侵食されることは一切なかつた。

〔実施例 1 2〕

実施例 4の工程において、 2枚の感光性フィルムの窓部にハンダペーストを充填するのに代えて、基板全体を 2 1 0 °Cの溶融ハンダ（ 6 3 % S n— P b ) に浸漬させてから引き上げ、そのまま自然冷却により固化させた。基板全体を溶融ハンダに浸漬させる以前には、実施例 5と同様にフラックスを感光性フィルムの窓部とフォトレジスト層の凹部との内面に若干量だけ塗布したそれ以外の条件は、実施例 4と同一とした。

その結果、平均高さが 9 0 / mの多数のハンダバンプを形成することができた。これら多数のハンダバンプの高さのばらつきは、 2 μ ιη以内であった。また、 2枚目の感光性フィルムを溶解除去した際に、基板が侵食されることは一切なかった。〔実施例 1 3〕

実施例 1の前段の工程と同一条件下において、基板のフォトレジスト層上に厚みが 5 0 μ mの感光性フィルムを熱圧着するとともに、この感光性フィルムに直径 8 0 μ mの窓部を多数形成した後に、これら多数の窓部内にハンダべ一ストを充填した。その後、複数のバンプ電極を有する半導体チップを上記基板の上に載せて、複数のバンプ電極を上記窓部内のハンダペースト内に一部進入させた状態で、上記ハンダペーストを 2 1 0 °Cで加熱溶融し、その後自然冷却により固化させた。

その結果、上記半導体チップを上記基板に対して機械的かつ電気的に適切に接続することができた。

Claims

請求の範囲

1 . 基板の表層部に設けられている複数の凹部内にハンダを充填する工程と、このハンダを溶融 ·固化させることにより、上記各凹部内にハンダバンプを形成する工程とを含む、ハンダバンプの形成方法であって、上記複数の凹部内にハンダを充填する以前の工程として、上記表層部上にフィルムを貼付又は載置する工程と、このフィルムに上記複数の凹部に連通した複数の窓部を設けるェ程と、を有しており、

上記フィルムは上記基板を構成する材料とは主成分が異なる材料で構成されていることを特徴とする、ハンダバンプの形成方法。

2 . 上記基板表層部は、基板本体の表面に形成されたレジスト層を含んでおり、このレジスト層は上記各電極の上方に開口孔が形成されるように露光及び現像されることを特徴とする、請求項 1に記載のハンダバンプの形成方法。

3 . 上記フィルムは、感光性フィルムであり、上記フィルムに上記複数の窓部を設ける工程は、上記フィルムへの露光及び現象を行う工程である、請求項 1に記載のハンダバンブの形成方法。

4 . 上記フィルムに上記複数の窓部を設ける工程は、上記フィルムにレ一ザ照射を行う工程である、請求項 1に記載のハンダバンプの形成方法。

5 . 上記基板表層部の凹部にハンダを充填する工程は、上記フィルムの窓部からハンダペーストを充填することにより行う、請求項 1に記載のハンダバンブの形成方法。

6 . 上記基板表層部の凹部にハンダを充填する工程は、上記フィルムの窓部からハンダ粉末を充填することにより行う、請求項 1に記載のハンダバンプの形成方法。

7 . 上記基板表層部の凹部にハンダを充填する工程は、上記フィルムの窓部から溶融ハンダを充填することにより行う、請求項 1に記載のハンダバンプの形成方法，

8 . 上記基板表層部の凹部にハンダを充填する工程は、上記フィルムに窓部を形成した後に、上記基板を溶融ハンダ浴に浸漬することにより行う、請求項 7に記載のハンダバンプの形成方法。

9 . 上記基板表層部の凹部にハンダを充填して固化させた後に、上記フィルムを除去する、請求項 1に記載のハンダバンプの形成方法。

1 0 . 複数の凹部を形成した表層部を有する基板上に電子部品を搭載し、この電子部品の電極と上記各凹部の電極とをハンダを介して接続するための電子部品の実装方法であって、

上記基板上に電子部品を搭載する以前の工程として、上記表層部上にフィルムを貼付又は載置する工程と、このフィルムに上記複数の凹部に連通した複数の窓部を設ける工程と、上記複数の窓部と上記複数の凹部とにハンダを充填する工程とを有しており、かつ、

上記基板上に電子部品を搭載した後に上記ハンダを溶融させることを特徴とする、電子部品の実装方法。

1 1 . 複数の凹部を形成した表層部を有する基板上に電子部品が搭載され、かっこの電子部品の電極と上記基板の各凹部の電極とがハンダを介して接続されている、電子部品の実装構造であって、

上記表層部には、上記各凹部に連通した複数の窓部を有するフィルムが形成されていることを特徴とする、電子部品の実装構造。