WO2007122868A1 - バンプ形成方法およびバンプ形成装置 - Google Patents

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fluid
wall surface
electrode
forming method
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Seiji Karashima
Yasushi Taniguchi
Seiichi Nakatani
Kenichi Hotehama
Takashi Kitae
Susumu Sawada
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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    • H05K2203/087—Using a reactive gas

Definitions

  • the present invention relates to a method for forming a bump on an electrode of a wiring board.
  • the present invention also relates to a bump forming apparatus.
  • solder bumps are generally formed on the electrode terminals of the LSI chip, and are generally joined to the electrodes formed on the wiring board via the solder bumps.
  • solder paste method for example, Patent Document 1.
  • a solder paste made of a mixture of solder powder and flux is solidly applied onto a substrate with an electrode formed on the surface, and the substrate is heated to melt the solder powder and onto the highly wettable electrode. To selectively form solder bumps.
  • Patent Document 2 a technique called a super solder method (for example, Patent Document 2) is based on a paste-like composition (chemical reaction precipitation type solder) mainly composed of an organic acid lead salt and -metal tin.
  • a paste-like composition chemical reaction precipitation type solder
  • Pb and Sn substitution reaction of Pb and Sn occurs.
  • the Pb / Sn alloy is selectively deposited on the substrate electrode.
  • a technique called a super just method involves immersing a substrate having an electrode formed on the surface thereof in a drug to form an adhesive film only on the surface of the electrode, and then Solder powder is brought into contact with the adhesive film to adhere the solder powder onto the electrode, and then the substrate is heated to selectively form molten solder on the electrode.
  • Patent; 5 Dedication 1: JP 2000-94179
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 1-157796
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 7-74459
  • solder paste method described above was originally developed as a technique for selectively pre-coating solder on the electrodes formed on the substrate. In order to apply to the bump formation necessary for flip chip mounting, There are the following problems.
  • the chemical reaction deposition solder material used in the Super Solder method uses a specific chemical reaction, so the degree of freedom in selecting the solder composition is low. Has also left challenges.
  • solder powder is uniformly deposited on the electrode, a uniform solder bump can be obtained, and the degree of freedom in selecting the solder composition is great.
  • the bump forming technology is not only a widely used technology such as a plating method or a screen printing method, but also a newly developed technology has a problem.
  • the inventor of the present application considered that developing a new bump formation method without being bound by existing pump formation technology would ultimately lead to a high-potential technology and repeated research and development. .
  • the present invention has been made in view of the strong point, and its main object is to provide a bump forming method and a bump forming apparatus excellent in productivity.
  • the bump forming method of the present invention is a method of forming a bump on an electrode of a wiring board, and includes a fluid containing conductive particles and a bubble generating agent on a first region including the electrode of the wiring board.
  • a body supply step (a) a step (b) in which a substrate provided with a wall surface in the vicinity of the electrode is disposed so as to face the wiring substrate, and the fluid is heated to
  • the step (c) includes the step (c) of generating bubbles and the step (d) of heating the fluid to melt the conductive particles contained in the resin.
  • the fluid is self-assembled on the electrode by the bubbles generated by the bubble generating agent force, and in step (d), the conductive particles contained in the fluid self-assembled on the electrode are melted. Bumps are formed on the electrodes. .
  • the fluid self-assembled on the electrode in step (c) forms a meniscus in contact with the wall surface.
  • the first region to which the fluid is supplied is a partial region of the wiring board.
  • a protrusion is formed on a surface of the substrate facing the wiring substrate, and the wall surface exists on at least a part of the side surface of the protrusion.
  • a concave portion is formed on a surface of the substrate facing the wiring substrate, and the wall surface is an inner wall of the concave portion.
  • the concave portion has a bottom surface adjacent to the inner wall, and in the step (b), the fluid is in contact with the bottom surface together with the wall surface.
  • the substrate includes a wall surface constituent member including a wall surface and a top plate member extending substantially vertically from the wall surface of the wall surface constituent member.
  • the top plate member is slidable along the wall surface of the wall surface constituting member, and at least one of the steps (b) and (c) includes a top plate member and Including a step of changing a gap between the wiring board and the wiring board.
  • the wall surface is formed in a columnar shape on the substrate, and in the step (b), the substrate is arranged such that the wall surface formed in the columnar shape is positioned on the electrode. , Disposed opposite to the wiring board.
  • the width of the wall surface formed in the columnar shape is smaller than the width of the electrode.
  • a plurality of the electrodes are arranged in an array on the wiring board, a wall surface formed in a pillar shape, and a plurality in the array form on the substrate.
  • the substrate is disposed to face the wiring substrate so that the wall surface formed in an array is positioned on each electrode.
  • the method further includes a step (e) of removing the substrate, and a step (f) of remelting the bump formed on the electrode.
  • a plurality of the electrodes are arranged on the wiring board, and the wall surface is formed in a columnar shape on the substrate.
  • the substrate is a wall surface. Is arranged opposite to the wiring board so as to be positioned between adjacent electrodes.
  • a plurality of the electrodes are arranged in an array on the wiring board, and the wall surfaces are formed in a grid pattern on the substrate.
  • the substrate is a wall. It arrange
  • a plurality of the electrodes are arranged in an array on the wiring board, and the wall surface is constituted by an inner wall of a recess formed in a cross shape on the substrate surface.
  • the substrate is arranged facing the wiring substrate so that the corners of the recesses formed in a cross shape are located in the vicinity of the electrodes arranged in the corners of the array.
  • the substrate is a light-transmitting substrate.
  • the translucent substrate is preferably a glass substrate.
  • the substrate is a substrate having poor wettability with respect to conductive particles.
  • the bubble generating agent contained in the fluid is a material that is boiled when the fluid is heated in the above step), or heat. It consists of a material that generates gas when decomposed.
  • the bubbles generated from the bubble generating agent are discharged to the outside from a peripheral portion of a gap provided between the substrate and the wiring substrate.
  • the method further includes a step of removing the substrate after the step (d).
  • a bump forming apparatus of the present invention is an apparatus for forming a bump on an electrode of a wiring board by the above bump forming method, and holds a stage on which the wiring board is placed and a substrate on which a wall surface is provided. And a fluid containing conductive particles and a bubble generating agent on a first region including an electrode of a wiring board placed on the stage.
  • the substrate that is supplied and held by the holding portion is disposed so as to face the wiring board so that the wall surface is positioned in the vicinity of the electrode, and the fluid is heated by the heater so that bubbles contained in the fluid are contained.
  • the fluid is self-assembled on the electrode by bubbles generated from the generating agent, and the fluid is heated by the heater, and the conductive particles contained in the fluid self-assembled on the electrode are melted. That bumps are formed. And butterflies. The invention's effect
  • the fluid containing the conductive particles and the bubble generating agent is supplied onto the first region including the electrode in the wiring board, and then in the vicinity of the electrode.
  • the substrate with the wall surface forming the fluid meniscus is placed so as to face the wiring substrate, and then the fluid is heated to generate bubbles from the bubble generating agent.
  • the conductive particles can be self-assembled on the electrode by heating the fluid and generating bubbles with a bubble generating agent. As a result, a bump forming method excellent in productivity can be provided.
  • FIGS. 1 (a) to 1 (d) are process cross-sectional views showing the basic process of a bump forming method using resin self-assembly.
  • FIGS. 2 (a) to 2 (d) are process cross-sectional views showing the basic process of a bump forming method using resin self-assembly. '
  • FIGS. 3 (a) and 3 (b) are diagrams illustrating the mechanism of resin self-assembly.
  • FIG. 4 is a top view for explaining a case where bumps are formed in a partial region of the wiring board.
  • FIG. 5 is a photomicrograph for explaining an example of a wiring pattern in which bump formation is performed in a partial region.
  • FIG. 6 is a photomicrograph for explaining a wiring pattern of an example in which bump formation is performed in a partial region.
  • FIG. 7 is a photomicrograph for explaining an example in which movement of a resin is observed.
  • FIG. 8 is a photomicrograph for explaining an example in which the movement of the resin is observed.
  • FIG. 9 is a photomicrograph for explaining an example in which the movement of the resin is observed.
  • FIG. 10 is a view for explaining a resin moving mechanism in bump formation.
  • FIGS. 11 (a) and 11 (b) are a process top view and a process sectional view, respectively, showing a bump forming method according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 12 (a) to 12 (c) are process cross-sectional views illustrating the bump forming method according to the embodiment of the present invention.
  • FIGS. 13A to 13D are process cross-sectional views illustrating a bump forming method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a photomicrograph showing the experimental results of bump formation.
  • FIG. 15 is a photomicrograph showing the experimental results of bump formation.
  • FIG. 16 is a process cross-sectional view showing the bump forming method according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a process cross-sectional view showing the bump forming method according to the embodiment of the present invention.
  • FIGS. 18 (a) to (c) are cross-sectional views showing a bump forming method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 (a) to (c) are cross-sectional views showing a bump forming method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 (a) is a cross-sectional view of a process showing a bump forming method according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 19 (b) is a plan view thereof.
  • FIG. 20 (a) is a cross-sectional view of the steps showing the bump forming method according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 20 (b) is a plan view thereof. It is.
  • FIG. 21 is a plan view of a process showing a bump forming method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a plan view showing a peripheral arrangement of electrodes.
  • FIG. 23 is a plan view showing the arrangement of an area array of electrodes.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view showing a configuration of a bump forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 25 is a diagram showing a material for conductive particles according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 26 is a diagram showing a material for the bubble generating agent according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 27 is a diagram showing materials of the bubble generating powder according to the embodiment of the present invention. Explanation of sign ''
  • the applicant of the present application is a method of forming bumps by self-assembling conductive particles (for example, solder powder) on an electrode such as a wiring board or a semiconductor chip, or a wiring board and a semiconductor chip.
  • conductive particles for example, solder powder
  • an electrode such as a wiring board or a semiconductor chip, or a wiring board and a semiconductor chip.
  • FIGS. L (a) to (d) and FIGS. 2 (a) to (d) are diagrams showing the basic steps of the bump forming method disclosed in the above-mentioned patent application specification by the applicant of the present application.
  • solder powder 1 is formed on a wiring board 31 having a plurality of electrodes 32.
  • the flat plate 40 is disposed on the surface of the resin 14.
  • the extruded resin 14 self-assembles in a columnar shape at the interface with the electrode 32 of the wiring substrate 31 and the interface with the flat plate 40 as shown in FIG. 2 (a).
  • the resin 14 is further heated, the solder powder 16 contained in the resin 14 is melted and the solder powder 16 contained in the resin 14 self-assembled on the electrode 32 as shown in FIG. 2 (b). They are melt bonded together.
  • a feature of this method is that the resin 14 supplied to the gap between the substrate 31 and the flat plate 40 is heated to generate the bubbles 30 from the bubble generating agent, and the bubbles 30 grow, so that the resin 14 is removed.
  • the resin 14 is self-assembled between the electrode 32 of the substrate 31 and the flat plate 40 by being pushed out of the foam.
  • FIG. 3A is a view showing a state in which the resin 14 is pushed out onto the electrode 32 of the substrate 31 by the grown bubbles (not shown).
  • the resin 14 in contact with the electrode 32 has a surface tension at the interface (a force caused by the soaking and spreading of the resin) Fs greater than the stress FT7 generated from the viscosity 77 of the resin.
  • a columnar resin with the end of the electrode 32 as a boundary is formed between the electrode 32 and the flat plate 40.
  • whether or not the self-assembled resin 14 can maintain a certain shape depends on the area S of the electrode 32 and the distance L of the gap between the electrode 32 and the flat plate 40 in addition to the interfacial tension Fs and the resin. It also depends on the viscosity ⁇ of 14. If the guideline for maintaining the resin 14 in a certain shape is ⁇ , it is considered that the following relationship holds qualitatively.
  • ⁇ ⁇ ⁇ (S / L) ⁇ V 'Fs (K is a constant)
  • this method uses the self-assembly due to the interfacial tension of the resin 14 to form the resin 14 on the electrode 32 in a self-aligning manner. Since the electrode 32 formed on the surface of the substrate 31 is formed in a convex shape, the phenomenon occurring on the electrode 32 narrowing in the gap formed between the base plate 31 and the flat plate 40 is observed. It can be said that it was used.
  • the solder powder dispersed in the resin is efficiently used. Bumps can be well assembled on the electrode, and have excellent uniformity and high productivity.
  • the solder powder dispersed in the resin can be self-assembled on the plurality of electrodes on the substrate supplied with the resin without being separated, the above method is applied to the wiring substrate supplied with the resin. This is particularly useful when bumps are formed on all electrodes at once.
  • bumps may be formed only on some of the electrodes of the wiring board.
  • the wiring substrate 31 shown in FIG. 4 is a case in which bumps are formed on the electrodes 32 that are the tips of the wiring.
  • a resin 14 containing solder powder and a bubble generating agent (not shown) is applied to the region 117 including the electrode 32.
  • the applied resin 14 is heated, bumps are formed on the electrodes 32 in the region 117 in a self-assembled manner.
  • the resin 14 and the solder powder move to the region 119 other than the region 117, so that the solder spreads not only in the electrode 32 but also in the wiring 32e.
  • the phenomenon of solder powder gathering on the wiring 32e was observed.
  • an example was found in which solder powder shifted and assembled due to a slight balance difference. Note that the dimension a in Fig. 4 is about lmm and the dimension b is about 1.25mm.
  • FIG. 6 shows another example of the wiring pattern having the central portion in FIG.
  • Bump formation conditions that can keep the movement of the resin 14 within a predetermined area are found by experiment or the like each time, and the conditions are strictly controlled, or the areas other than the predetermined area are masked. In any case, the force S, which can be applied, will impair the simplicity of the bump formation method.
  • the inventor of the present application is not limited to the case where the resin (fluid) 14 containing the solder powder 16 and the bubble generating agent is applied to the entire surface of the wiring board.
  • the present inventors have intensively studied a method that can easily form solder bumps even if applied to the present invention, and have reached the present invention.
  • FIGS. 11A and 11B are process cross-sectional views for explaining a bump forming method in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 (a) is a top perspective view
  • FIG. 11 (b) is a side sectional view.
  • a wiring board including the pattern of the electrodes 32 similar to that shown in FIG. 4 is used for easy understanding of the description.
  • the bump forming method of this embodiment is a method of forming bumps on the electrodes 32 of the wiring board 31.
  • the fluid 14 containing conductive particles and a bubble generating agent is supplied onto the first region 17 including the electrode 32 of the wiring board 31.
  • the fluid 14 in this embodiment is a resin. Specific examples of the conductive particles 16 and the bubble generating agent will be described later.
  • the substrate 40 on which the wall surface 45 is formed is disposed so as to face the wiring substrate 31.
  • the wall surface 45 is positioned in the vicinity of the electrode 32 so that the meniscus 55 of the fluid 14 can be formed.
  • a protrusion 42 is formed on the surface 41 of the substrate (plate member) 40 that faces the wiring substrate 31, and the meniscus 55 of the fluid 14 is formed.
  • the wall surface 45 is provided on at least a part of the side surface of the projection 42.
  • the “meniscus” means that the surface of the liquid is bent by the surface tension or the interfacial tension near the wall surface.
  • the wall surface 45 in this example, the protruding portion. This means that the fluid 14 is in contact with at least a part of the side surface 42 and the surface of the fluid 14 is bent by the surface tension (or interfacial tension) of the fluid 14.
  • the fluid 14 is in contact with both the wall surface 45 and a part of the surface 41 (ceiling surface) adjacent to the wall surface 45 so that a meniscus is formed by the fluid 14.
  • the meniscus is formed even if it is not in contact with the ceiling surface 41, and the meniscus is formed even if the fluid 14 is in contact with not all of the side surfaces of the protrusion 42.
  • the fluid 14 is attracted toward the wall surface 45 by the interfacial tension with the wall surface 45, and this force causes the fluid 14 to move within a predetermined region (first region). 17) can be held.
  • the first region 17 is often a region within a part of the range of the wiring substrate 31, but may be the entire region (or almost all) of the wiring substrate 31. Note that the first region 17 is typically the same region as the region where the bump is formed or a region wider than that. The first region 17 typically corresponds to the region where the bumps are formed, and the fluid 14 is supplied thereto, so the first region 17 is not restricted by the area, shape, etc.
  • the wiring pattern is determined by the layout of the electrode (land).
  • the region 17 shown in FIG. 11 will be described as an example.
  • the first region 17 has a range corresponding to the dimension a X dimension b.
  • the area is, for example, lmmXl.25mm or the same area.
  • the region where the protrusion 42 is present may be included in the first region 17 or may be omitted for convenience.
  • the dimension and shape of the substrate 40 and the dimension 'height' shape of the protrusion 42 can be specifically determined each time according to the bump forming conditions.
  • the substrate 40 is a square of 1 cm X I cm
  • the protrusion 42 is a rectangle of 0.65 mm X O. 9 mm.
  • the height of the protrusion 42 is not particularly limited as long as an appropriate meniscus 55 can be formed. Note that these numerical values are merely examples, and are not limited to these dimensions and shapes.
  • the electrode provided with the wall surface 45 forming the meniscus 55 of the fluid 14 in the vicinity of 32 is disposed so as to face the wiring substrate 31, and then the fluid 14 is heated to remove air bubbles from the bubble generating agent. Since bubbles are generated, bumps can be selectively formed in the first region 17.
  • the conductive particles 16 can be self-assembled on the electrode 32, and a bunff forming method with excellent productivity can be realized. it can.
  • FIGS. 1'2 (a) to (c) and FIGS. 13 (a) to (c) are process cross-sectional views for explaining the bump forming method in this embodiment.
  • a fluid 14 containing conductive particles 16 and a bubble generating agent (not shown) is formed on the first region 17 including the electrode 32 in the wiring board 31.
  • a resin wiring substrate for example, FR-4 substrate
  • a ceramic substrate or the like can be used.
  • not only a rigid substrate but also a flexible substrate can be used.
  • the substrate 40 having the wall surface 45 that forms the meniscus of the moving body I 4 is disposed so as to face the wiring board 31. Bump formed!
  • the wall surface 45 By arranging the wall surface 45 in the vicinity of the electrode (within a distance where the meniscus can be formed), the meniscus of the fluid 14 is formed using the interfacial tension of the wall surface 45, and the interfacial tension of the wall surface 45
  • the fluid 14 can be held on the electrode 32. That is, in the state shown in FIG. 12 (b), since the electrode 32 is disposed around the wall surface 45, the fluid 14 collected by the interfacial tension of the wall surface 45 is gathered around the wall surface 45. Will be positioned and held on 32.
  • the protrusions 42 constituting the wall surface 45 are set on the wiring board 31.
  • the bottom surface 47 of the protrusion 42 may be in contact with the top surface of the wiring board 31, or the fluid 14 may be interposed between the bottom surface 47 of the protrusion 42 and the top surface of the wiring substrate 31.
  • Yo! [0076] When the substrate 40 having the wall surface 45 is disposed, the fluid 14 is even pressed by the protrusions 42 of the substrate 40, so that the fluid 14 contacts the wall surface 45 and takes the outside of the wall surface 45.
  • the fluid 14 may be supplied even after the substrate 40 having the wall surface 45 formed thereon is disposed on the wiring substrate 31, in which case the fluid 14 force S is positioned around the wall surface 45.
  • the fluid 14 may be supplied.
  • the substrate (plate member) 40 in the present embodiment is, for example, a glass substrate.
  • a ceramic substrate or a semiconductor substrate such as a silicon substrate
  • Use of a light-transmitting substrate (glass substrate, ceramic substrate) as the substrate 40 has the advantage of facilitating confirmation of the progress of the process and bump formation.
  • transmission observation can be performed using infrared rays.
  • the thermal conductivity can be improved as compared with, for example, a glass substrate. It is also preferable to use a substrate (for example, a semiconductor substrate, a ceramic substrate, or a glass substrate) that is excellent in flatness and easy to process as the substrate 40. Of course, if the substrate 40 is inexpensive, the cost merit in the manufacturing process increases accordingly.
  • a substrate for example, a semiconductor substrate, a ceramic substrate, or a glass substrate
  • a substrate having poor wettability with respect to the conductive particles 16 is not limited to a glass substrate, a ceramic substrate, and a semiconductor substrate, and may be a metal substrate. Even if it exists, a chromium substrate can be used. Even if the substrate body itself has good wettability to the conductive particles 16 (for example, a copper substrate or a metal substrate such as an aluminum S plate), the surface of the substrate body can be coated, It is possible to adjust the wettability with respect to the conductive particles 16.
  • the fluid 14 is heated in a state where the fluid 14 is held in the first region 17 by utilizing the interfacial tension of the wall surface 45 of the substrate 40.
  • the fluid 14 is heated while being positioned on the electrode 32.
  • the substrate 40 can be fixed by positioning the bottom surface 47 of the protrusion 42 on the wiring substrate 31, and the distance between the electrode 32 and the ceiling surface 41 of the substrate 40 can be made constant. it can.
  • the constant gap between the electrode 32 and the ceiling surface 41 is wider than the particle size of the conductive particles 16.
  • the fluid 14 supplied to the first region 17 is replaced with the wall surface 45. It can be retained in the first region 17 by the interfacial tension between 45 and 45. That is, since the fluid 14 is held in the first region 17, the fluid 14 does not greatly extend beyond the first region 17, and as a result, it is an effective process that can easily perform local bump formation. .
  • the fluid 14 is pushed out by the bubbles 30 as the generated bubbles 30 grow.
  • the bubbles 30 in which the bubble generating agent force in the fluid 14 is also generated are discharged to the outside from the periphery of the gap provided between the substrate 40 and the wiring substrate 31.
  • the extruded fluid 14 gathers at the interface with the electrode 32 of the wiring board 31 as shown in FIG. 13 (b).
  • the fluid 14 is gathered in a columnar shape at the interface between the substrate 40 and the electrode 32.
  • the ft-combined state of the fluid 14 may change according to the growth of the bubbles 30, but the fluid 14 may be gathered in a columnar shape at the interface between the electrode 32 and the ceiling surface 41, or You can also gather in a columnar shape at the interface with the wall surface 45.
  • the conductive particles 16 in the fluid 14 gather on the electrode 32.
  • the conductive particles 16 contained in the fluid 14 are melted as shown in FIG. 13C, and as a result, self-assembly of the conductive particles 16 is completed. That is, bumps 19 made of molten conductive particles are formed on the electrodes 32.
  • the bump formation process may be performed so that the height of the bump 19 reaches the ceiling surface 41 of the substrate 40.
  • the height variation in the formed bumps 19 can be suppressed by moving the substrate 40 in the vertical direction by an appropriate amount after the bumps are formed.
  • the parallelism can be increased and the connection reliability can be increased at the time of metal bonding performed after bump formation, for example, during flip-chip mounting.
  • the wiring substrate 31 in which the bumps 19 are formed on the electrodes 32 is obtained.
  • the fluid 14 may be removed together with the removal of the substrate 40.
  • fluid (resin) 14 may be left after the substrate 40 is removed, minute conductive particles (solder powder) remain as residues on the fluid 14 after the bump formation. In some cases 53863
  • the wall surface 45 that forms the meniscus 55 of the fluid 14 is disposed in the vicinity of the electrode 32, and the fluid is formed by the interfacial tension ′ of the wall surface 45. 14 can be kept on the first region 17. Therefore, when the fluid 14 is heated to generate the bubbles 30 from the bubble generating agent, the fluid 14 can be prevented from moving beyond the first region 17 to other regions.
  • the solder powder 16 that has moved to other than the first region 17 is removed afterwards or masked in advance. It is possible to selectively and selectively form bumps with a simple method, saving time.
  • the condition for selectively forming the bumps 19 in the first region 17 can be relaxed because the fluid 14 can be positively retained in the first region 17 by the interfacial tension.
  • the degree of freedom of process conditions increases.
  • the fluid 14 is pushed out of the bubbles by the growth of the bubbles 30, and the fluid 14 is self-assembled on the electrode 32 in the first region 17 by the effect.
  • the conductive particles 16 contained in the fluid 14 self-assembled on the electrode 32 are melted, whereby the bumps 19 made of the molten conductive particles are self-aligned on the electrode 32.
  • the conductive particles 16 dispersed in the fluid 14 can be efficiently self-assembled on the electrode 32, and the bumps can be formed on the electrode with excellent uniformity and high productivity. Can do.
  • the fluid 14 is held in the region 17 by the surface tension (interface tension) due to the wall surface 45, so the location of the wiring 32 e or other electric power other than the region 17 is used.
  • Conductive particles gather in part of the polar pattern, which can cause a short circuit. Can be prevented.
  • the fluid 14 containing the conductive particles 16 is pushed out of the bubbles, and as a result, on the electrode 32, a columnar shape is formed.
  • the conductive particles 16 contained in the aggregated fluid 14 can be melted to form the bumps 19 made of the molten conductive particles 16 on the electrode 32 in a self-aligning manner.
  • the force of the embodiment cannot be realized.
  • the bumps 19 made of the conductive particles 16 can be formed in a self-assembled manner.
  • the conductive particles 16 on the electrode 32 can be obtained with an appropriate amount of the conductive particles 16 without containing excessive conductive particles 16 in the fluid 14. It is possible to form the bumps 19 necessary for the process.
  • FIG. 14 is a photograph showing a result of applying the method of the present embodiment to the wiring board having the wiring pattern shown in FIG. As shown in Figure 5, with this wiring pattern,
  • the fluid 14 is held in the first region 17 by the meniscus 55 due to the interfacial tension of the wall surface 45, and as a result, 12 electrodes ( The bump was reliably formed on the ladder.
  • FIG. 15 is a perspective view showing the result of applying the method of the present embodiment in the same manner.
  • the height of the surface of the substrate 40 where the wall surface 45 exists can be increased, and a meniscus 55 can be formed on a part of the surface (for example, the side surface of the protrusion 42). It can also be made into a simple wall 45. Even when the height of the surface on which the wall 45 is present is high, the meniscus 55 is formed according to the interfacial tension with the wall surface 45, gravity, and the properties (viscosity, etc.) of the fluid 14.
  • the wall surface 45 capable of forming the meniscus 55 of the fluid 14 is disposed on the inner side (center side) of the electrode 32 within the range of the first region 17.
  • the configuration is It is not limited to this.
  • a wall surface 45 on the outer side (outer edge side) of the electrode 32.
  • the wall surface 45 may be present on at least a part of the side surface of the protruding portion 42 of the substrate 40, or a recess 43 is formed in the substrate 40 and the inner wall of the flange portion 43 is formed on the wall surface. It may be 45.
  • the bottom surface force adjacent to the inner wall 45 in the recess 43 is the ceiling surface 41, and the fluid 14 contacts the bottom surface (ceiling surface) 41 together with the inner wall 45, causing a meniscus 55 Is forming.
  • the wall surface 45 can form the meniscus 55 of the force fluid 14 arranged so as to be perpendicular to the wiring board 31). If the fluid 14 can be held in a predetermined region by force, the wall surface 45 is not limited to being vertical, but tilted (for example, 30 °).
  • the substrate 40 of the present embodiment is not limited to being formed from a single member or material, and is substantially vertical from the protrusion 42 that is a wall surface constituent member including the wall 45 and the wall 45 of the protrusion 42. (For example, 90 °) can be formed from a top plate member (a member including the ceiling surface 41).
  • a support member that can support the protrusion 42 serving as the wall surface constituent member may be further provided.
  • the ceiling member may be configured to be slidable with respect to the wall surface component. In the configuration shown in FIG. 18 (a), the ceiling member 49 can slide on the protrusions.
  • the ceiling member 49 can be moved up and down.
  • the descending of the ceiling member 49 can be performed by, for example, pressing means arranged on the ceiling member 49, and the raising of the ceiling member 49 is performed by, for example, pulling up the ceiling member 49 using a member that can adsorb the ceiling member 49.
  • the raising and lowering of the ceiling member 49 can be appropriately performed by a publicly suitable method.
  • FIG. 18 (b) shows a configuration in which the state force ceiling member 49 of FIG. 18 (a) is lowered.
  • a fluid 14 containing conductive particles 16 and a bubble generating agent (not shown) is supplied on the electrode 32 (in the first region 17)
  • the wall surface The meniscus 55 of the fluid 14 is formed by 45, as shown in FIG. 18 (c).
  • the fluid 14 is supplied, and the fluid 14 is pushed out by the bottom surface 47 of the protrusion 42 to obtain the state shown in FIG. 18 (c). It is also possible.
  • the bumps 19 are formed on the electrodes 32 in a self-assembled manner through the steps described above. It is also possible to change the distance (gap) between the ceiling surface 41 of the ceiling member 49 and the electrode 32 by moving the ceiling member 49 up and down when the fluid 14 is heated. Due to this variation, the formation of the meniscus 55 can be adjusted, and the height of the bump 19 to be formed can be adjusted.
  • the wall surface 45 provided on the substrate 40 in the present embodiment may have a columnar configuration as shown in Figs. 19 (a) and 19 (b).
  • FIG. 19 (a) is a cross-sectional view of the process of arranging the substrate 40 with the wall surface 45 removed so as to face the wiring substrate 31, and
  • FIG. 19 (b) is a plan view thereof. .
  • the wall surface 4 is formed in a columnar shape on the substrate 40, and the substrate 40 has a wall surface 45 formed in a columnar shape positioned on the electrode 32.
  • the wiring board 31 is disposed opposite to the wiring board 31.
  • the width of the wall surface 45 formed in a columnar shape is smaller than the width of the electrode 32.
  • the wall surface 45 formed in the form of a column is also provided on the board.
  • a plurality of 40 may be formed in an array.
  • the wall surface 45 formed in an array from the board 40J is arranged to face the wiring board 31 so as to be positioned on each negative pole 32.
  • the wall surface 45 capable of forming a meniscus is disposed on both sides with respect to the substantially center line of the electrode 32. Can be formed on both sides of the column constituting the wall 45. Therefore, when the fluid 14 is heated to generate bubbles from the bubble generating agent, the fluid 14 can be more effectively suppressed from spreading to a region other than the electrode 32.
  • the wall surface 45 formed in a columnar shape on the electrode 32 By arranging the wall surface 45 formed in a columnar shape on the electrode 32 in this way, the self-assembly property of the fluid 14 can be increased, and therefore, particularly when the height of the electrode 32 is low ( For example, it is effective for electrodes formed on glass substrates used for COG (Chip on Grass).
  • the shape of the support (projection) formed on the surface of the substrate 40 to form the wall surface 45 is not particularly limited. For example, as shown in FIG. If the plate is formed along one side, the fluid 14 can be more effectively suppressed from spreading to the region other than the electrode 32 more effectively. '
  • the bumps are formed on the electrode 32 by melting the conductive particles 16 contained in the fluid 14 self-assembled on the electrode 32, as compared with the bump forming method in the present embodiment.
  • the bumps formed on the electrode 32 have a shape in which a depression is generated at the place where the wall surface 45 is disposed. In this case, if necessary, after removing the substrate 40, the bump formed on the electrode 32 can be remelted to obtain a bump with no depression.
  • the arrangement of the electrodes 32 is not necessarily an array as shown in Fig. 19 (b), and the method of the present embodiment can naturally be applied.
  • the wall surface 45 formed in the shape of a column can also be configured as shown in FIGS. 20 (a) and 20 (b).
  • FIG. 20 (a) is a cross-sectional view of the step of disposing the substrate 40 provided with the wall surface 45 so as to face the wiring substrate 31, and FIG. 20 (b) is a plan view thereof.
  • the wall surface 45 is formed in a columnar shape on the substrate 40, and the substrate 40 is arranged such that the wall surface 45 is positioned between the adjacent electrodes 32. It is arranged opposite to. .
  • the columnar wall 45 is also formed on the board 40. You may form in a grid
  • the substrate 40 is disposed so as to face the wiring substrate 31 so that the wall surface 45 surrounds the periphery of each electrode 32.
  • the wall surface 45 capable of forming a meniscus is disposed between the adjacent electrodes 32. Therefore, the meniscus of the fluid 14 is replaced with the wall surface 45. They can be formed on the electrodes 32 adjacent to each other on both sides of the supporting column. Therefore, when the fluid 14 is heated to generate bubbles from the bubble generating agent, the fluid 14 can be more effectively suppressed from spreading to the adjacent electrode 32.
  • the wall surface 45 formed in a columnar shape is arranged between the adjacent electrodes 32.
  • the self-assembling property of the fluid 14 can be increased, which is particularly effective when the height of the electrode 32 is low (for example, an electrode formed on a glass substrate used for COG (Chip on Grass)). is there.
  • the shape of the support (projection part ′) formed on the surface of the substrate 40 in order to form the wall surface 45 there is no particular limitation on the shape of the support (projection part ′) formed on the surface of the substrate 40 in order to form the wall surface 45.
  • the columnar wall 45 is formed in a lattice shape, but the column constituting the wall 45 is connected to the electrode 32. You may cut
  • the wall surface 45 formed in a columnar shape may be disposed on the substrate 40 and the wiring substrate 31 so as to surround the plurality of electrodes 32 (for example, electrodes arranged in 2 X 2).
  • the arrangement of the electrodes 32 is not limited to the array as shown in Fig. 20 (b), and the method of the present embodiment can naturally be applied.
  • FIG. 21 is a plan view of a process of disposing the substrate 40 provided with the wall surface 45 so as to face the wiring board 31.
  • a plurality of electrodes 32 are arranged in an array on the wiring board (in the figure, an arrangement of 2 X 2), and the wall surface 45 is formed in a cross shape on the surface of the substrate 40. It is composed of the inner wall of the recess 43.
  • the corners of the recesses 43 formed in a cross shape are positioned in the vicinity of the electrodes arranged in the corners of the array (all four electrodes 32 in the case of a 2 ⁇ 2 array). As such, it is arranged to face the wiring board.
  • the electrode width is 75 ⁇ or less, Effective when mounting microchips with electrode pitches of 150 ⁇ m or less on wiring board 31.
  • the optimum content of the conductive particles 16 in the process of the present embodiment can be set as follows, for example. '
  • SA represents the total area of the electrodes 32 of the wiring board 31
  • SB represents the area of a predetermined region (specifically, the first region 17 described above) of the wiring substrate 31.
  • the optimum content of the conductive particles 16 contained in the resin 14 can be set generally based on the following formula (3).
  • the parameter ( ⁇ ⁇ ) is for adjusting the excess and deficiency when the conductive particles 16 self-assemble on the electrodes 32 of the wiring board 31 and can be determined according to various conditions.
  • the arrangement of the electrodes 32 on the wiring board 31 can take a variety of forms, but the optimal conductivity can be obtained by Equation (3) with respect to the typical arrangement of the electrodes 32 as shown in Figs.
  • the content of the active particles 16 is calculated, the following values are obtained.
  • the conductive particles 16 dispersed in the resin 14 are contained in the resin 14 in a proportion of 0.5 to 30% by volume. It will be enough.
  • the substrate 40 on which the wall surface 45 is formed is used. Therefore, the fluid 14 can be retained on the first region 17 by the interfacial tension, and therefore, the fluid 14 can be prevented from moving beyond the first region 17 to other regions.
  • the conductive particles 16 can be further suppressed to an efficient amount. That is, it is not necessary to take into account the conductive particles 16 that move beyond the first region 17 and are lost (that is, it is unnecessary), or the rate of consideration can be reduced. .
  • the weight ratio of the conductive particles 16 to the resin 14 is about 7, so that the ratio of 0: 5 to 30% by volume corresponds to the ratio of 4 to 75% by weight.
  • FIG. 24 shows a preferred bump forming apparatus 60 for executing the bump forming method of the present embodiment.
  • a bump forming apparatus 60 shown in FIG. 24 includes a stage 61 on which the wiring board 31 is placed, and a substrate 40 disposed to face the stage 61. On the lower surface of the substrate 40, a raised portion 42 that contacts the stage 61 is formed, and a wall surface 45 is formed on the protruding portion 42. The meniscus 55 of the fluid 14 is formed by the wall surface 45 formed on the substrate 40.
  • the fluid containing the conductive particles 16 and the bubble generating agent between the wiring substrate 31 placed on the stage 61 and the substrate 40 arranged to face the stage 61. 14 is supplied.
  • the substrate (plate-shaped member) 40 having the wall surface 45 is detachable. It is also possible to provide a feeder capable of supplying the fluid 14 in the forming apparatus 60. After the fluid 14 is supplied, by heating the fluid 14, bubbles are generated from the bubble generating agent in the fluid 14. Heating of the fluid 14 may be performed by installing a heater on the stage 61 or by applying a heater to the substrate 40. In the example shown in FIG. 24, a heater 63 is attached under the stage 61.
  • the fluid 14, the conductive particles 16, and the bubble generating agent used in this embodiment are not particularly limited, but the following materials can be used.
  • the fluid 14 only needs to have a viscosity that allows fluid flow within a range from room temperature to the melting temperature of the conductive particles 16, and is reduced to a fluid viscosity by heating.
  • Typical examples are epoxy resin and phenolic resin
  • Thermosetting resins such as silicone resin, diallyl phthalate resin, furan resin, melamine resin, polyester elastomer, fluororesin, polyimide resin, polyamide resin, aramid resin, or light (ultraviolet)
  • a cured resin or the like, or a combination of them can be used.
  • resins high boiling point solvents, oils, and the like can also be used.
  • the conductive particles 16 and the bubble generating agent can be used in appropriate combinations of material forces as shown in Figs. If a material having a melting point of the conductive particles 16 higher than the boiling point of the bubble generating agent is used, the fluid 14 is heated to generate bubbles from the bubble generating agent, and the fluid is self-assembled. Furthermore, the fluid 14 is heated to melt the conductive particles in the self-assembled fluid, and the conductive particles can be metal-bonded to each other. -
  • the bubble generating agent may be composed of two or more materials having different boiling points.
  • a material that generates bubbles by thermal decomposition of the bubble generating agent when heated by a fluid 14 can be used.
  • the materials listed in FIG. 27 can be used.
  • a compound containing water of crystallization hydroxyaluminum hydroxide
  • the present invention has been described with reference to the preferred embodiments, such description is not a limitation and, of course, various modifications are possible.
  • the gap between the protrusion 42 and the wiring board 31 may be varied. By doing so, the fluid 14 can be efficiently self-assembled between the protrusion 42 and the electrode 32.

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Abstract

　配線基板３１の電極３２上にバンプ１９を形成する方法であって、配線基板３１の電極３２を含む第１領域１７の上に、導電性粒子１６と気泡発生剤を含有した流動体１４を供給する工程（ａ）と、電極３２の近傍にて流動体１４のメニスカス５５を形成する壁面４５が設けられた基板４０を、配線基板３１に対向するように配置する工程（ｂ）と、流動体１４を加熱して、該流動体１４中に含有する気泡発生剤から気泡３０を発生させる工程（ｃ）とを含む、バンプ形成方法である。

Description

明 細 書
バンプ形成方法およびバンプ形成装置
技術分野
[0001] 本発明は、配線基板の電極上にバンプを形成する方法に関する。本発明はまた、 バンプ形成装置に関する。
背景技術
[0002] 近年、電子機器に使用される半導体集積回路 (LSI)の高密度、高集積化に伴い、 LSIチップの電極端子の多ピン、狭ピッチ化が急速に進んでいる。これら LSIチップ の配線基板への実装には、配線遅延を少なくするために、フリップチップ実装が広く 用いられている。そして、このフリップチップ実装においては、 LSIチップの電極端子 上にはんだバンプを形成し、当該はんだバンプを介して、配線基板上に形成された 電極に一括接合されるのが一般である。
[0003] 従来、バンプの形成技術としては、メツキ法やスクリーン印刷法などが開発されてい る。メツキ法は狭ピッチには適するものの、工程が複雑になる点、生産性に問題があ り、また、スクリーン印刷法は、生産性には優れているが、マスクを用いる点で、狭ピッ チ化には適していない。
[0004] こうした中、最近では、 LSIチップや配線基板の電極上に、はんだバンプを選択的 に形成する技術がいくつか開発されている。これらの技術は、微細バンプの形成に 適しているだけでなぐバンプの一括形成ができるので、生産性にも優れており、次 世代 LSIの配線基板への実装に適応可能な技術として注目されてレ、る。
[0005] その一つに、ソルダーペースト法と呼ばれる技術 (例えば、特許文献 1)がある。この 技術は、はんだ粉とフラックスの混合物によるソルダーペーストを、表面に電極が形 成された基板上にベタ塗りし、基板を加熱することによって、はんだ粉を溶融させ、濡 れ性の高い電極上に選択的にはんだバンプを形成させるものである。
[0006] また、スーパーソルダ一法と呼ばれる技術 (例えば、特許文献 2)は、有機酸鉛塩と - 金属錫を主要成分とするペースト状組成物 (化学反応析出型はんだ)を、電極が形 成された基板上にベタ塗りし、基板を加熱することによって、 Pbと Snの置換反応を起 こさせ、 Pb/Snの合金を基板の電極上に選択的に析出させるものである。
[0007] また、スーパージャフィット法と呼ばれる技術 (例えば、特許文献 3参照）は、表面に 電極が形成された基板を薬剤に浸して、電極の表面のみに粘着性皮膜を形成した 後、当該粘着性皮膜にはんだ粉を接触させて電極上にはんだ粉を付着させ、その後 、基板を加熱することにより、溶融したはんだを電極上に選択的に形成させるもので ある。
特許; 5：献 1：特開 2000― 94179号公報
特許文献 2：特開平 1 _ 157796号公報
特許文献 3：特開平 7— 74459号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課
[0008] 上述したソルダーペースト法は、もともと、基板に形成された電極上にはんだを選択 的にプリコートする技術として開発されたもので、フリップチップ実装に必要なバンプ 形成に適用するためには、以下のような課題がある。
[0009] ソルダーぺ一スト法は、ともに、ペースト状組成物を基板上に塗布により供給するの で、局所的な厚みや濃度のバラツキが生じ、そのため、電極ごとのはんだ析出量が 異なり、均一なバンプを得ることが困難である。また、これらの方法は、表面に電極の 形成された凹凸のある配線基板上に、ペースト状組成物を塗布により供給するので、 凸部となる電極上には、十分なはんだ量を安定して供給すること難しいという問題も ある。
[0010] また、スーパーソルダ一法で使用される化学反応析出型はんだの材料は、特定な 化学反応を利用しているので、はんだ組成の選択の自由度が低ぐ Pbフリー化への 対応にも課題を残している。
[0011] 一方、スーパージャフィット法は、はんだ粉が均一に電極上に付着されるので、均 一なはんだパンプを得ることができ、また、はんだ組成の選択の自由度が大きいので
、 Pbフリー化への対応も容易である点で優れている。しかしながら、スーパージャフィ ット法では、電極表面に粘着性皮膜を選択的に形成する工程が必須であるが、この 工程においては化学反応を利用した特殊な薬剤処理を行う必要があるので、工程が 複雑になると共に、コストアップにもつながり、量産工程への適用には課題を残してい る。
[0012] したがって、バンプの形成技術は、メツキ法やスクリーン印刷法のような普及した技 術だけでな 新たに開発された技術も課題を抱えている。本願発明者は、'既存のパ ンプの形成技術にとらわれずに、新規なバンプ形成方法を開発することが、最終的 . には、ポテンシャルの高い技術に繋がると考え、研究開発を重ねていた。
[0013] 本発明は力かる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、生産性に優れた バンプ形成方法およびバンプ形成装置を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0014] 本発明のバンプ形成方法は、配線基板の電極上にバンプを形成する方法であって 、配線基板の電極を含む第 1領域の上に、導電性粒子及び気泡発生剤を含有した 流動体を供給する工程 (a)と、電極の近傍にて壁面が設けられた基板を、配線基板 , に対向するように配置する工程 (b)と、流動体を加熱して、該流動体中に含有する気 泡発生剤力 気泡を発生させる工程 (c)と、流動体を加熱して、樹脂中に含有する導 電性粒子を溶融する工程 (d)とを含み、工程 (c)におレ、て、流動体は、気泡発生剤 力 発生した気泡によって電極上に自己集合し、工程 (d)において、電極上に自己 集合した流動体中に含有する導電粒子が溶融することによって、電極上にバンプを 形成することを特徴とする。 .
[0015] ある好適な実施形態にぉレ、て、上記工程 (c)におレ、て、電極上に自己集合した流 動体は、壁面に接してメニスカスを形成している。
[0016] ある好適な実施形態において、上記工程 (a)において、流動体が供給される第 1領 域は、配線基板の一部の領域である。
[0017] ある好適な実施形態において、上記基板のうち配線基板に対向する面には突起部 が形成されており、壁面は突起部の側面の少なくとも一部に存在している。
[0018] ある好適な実施形態において、上記基板のうち配線基板に対向する面には、凹部 が形成されており、壁面は凹部の内壁である。
[0019] ある好適な実施形態において、上記凹部は内壁に隣接した底面を有しており、上 記工程 (b)において、流動体は壁面とともに底面に接触している。 [0020] ある好適な実施形態にぉレ、て、上記基板は、壁面を含む壁面構成部材と、壁面構 成部材の壁面から略垂 ΐに伸びる天板部材とから構成されている。
[0021] ある好適な実施形態において、上記天板部材は、壁面構成部材の前記壁面に沿 つて摺動可能であり、上記工程 (b)及び (c)の少なくとも一つは、天板部材と配線基 板との間のギャップを変動する工程を含む。
[0022] ある好適な実施形態において、上記壁面は、基板上を支柱状に形成されており、 上記工程 (b)において、基板は、支柱状に形成された壁面が電極上に位置するよう に、配線基板に対向して配置される。
[0023] ある好適な実施形態において、上記支柱状に形成された壁面の幅は、電極の幅よ りも小さレヽ。
[0024] ある好適な実施形態にぉレヽて、上記電極は、配線基板上をアレイ状に複数個配列 され、支柱状に形成された壁面 、基板上をアレイ状に複数個形成されており、上記 工程 (b)において、基板は、アレイ状に形成された壁面が各電極上に位置するように 、配線基板に対向して配置される。
[0025] ある好適な実施形態において、上記工程（d)の後、基板を除去する工程 (e)と、電 極上に形成された前記バンプを再溶融する工程 (f)とをさらに含む。
[0026] ある好適な実施形態にぉレ、て、上記電極は配線基板上を複数個配列され、壁面は 基板上を支柱状に形成されており、上記工程 (b)において、基板は、壁面が隣接す る電極間に位置するように、配線基板に対向して配置される。
[0027] ある好適な実施形態において、上記電極は配線基板上をアレイ状に複数個配列さ れ、壁面は基板上を格子状に形成されており、上記工程 (b)において、基板は、壁 面が各電極の周辺を囲むように、配線基板に対向して配置される。
[0028] ある好適な実施形態において、上記電極は配線基板上をアレイ状に複数個配列さ れ、壁面は基板表面に十字状に形成された凹部の内壁で構成されており、上記ェ 程 (b)において、基板は、十字状に形成された凹部の角部が、アレイの角部に配列 した電極の近傍に位置するように、配線基板に対向して配置される。
[0029] ある好適な実施形態にぉレ、て、上記基板は透光性基板である。透光性基板は、ガ ラス基板が好ましい。 [0030] ある好適な実施形態にぉレヽて、上記基板は、導電性粒子に対する濡れ性の悪レヽ 基板である。
[0031] ある好適な実施形態にぉレ、て、上記流動体に含有されてレ、る気泡発生剤は、上記 工程 ）にいて、流動体が加熱されたときに沸騰する材料、または、熱分解すること により気体を発生する材料からなる。
[0032] ある好適な実施形態において、上記工程 (c)において、気泡発生剤から発生した 気泡は、基板と配線基板との間に設けられた隙間の周辺部から、外部に排出される
[0033] ある好適な実施形態において、上記工程 (d)の後、基板を除去する工程をさらに包 含する。
[0034] 本発明のバンプ形成装置は、上記バンプ形成方法により配線基板の電極上にバン プを形成する装置であって、配線基板を載置するステージと、壁面が設けられた基 板を保持する保持部と、ステージまたは保持部を加熱するヒータとを備え、ステージ に載置された配線基板の電極を含む第 1領域の上に、導電性粒子及び気泡発生剤 , を含有した流動体が供給され、保持部で保持された基板が、壁面が電極近傍に位 置するように、配線基板に対向して配置され、ヒータにより流動体カ 口熱されて、該流 動体中に含有する気泡発生剤から発生した気泡により流動体が電極上に自己集合 し、ヒータにより流動体が加熱されて、電極上に自己集合した流動体中に含有する導 電粒子が溶融することによって、電極上にバンプが形成されることを特徴とする。 発明の効果
[0035] 本発明のバンプ形成方法によれば、配線基板のうち電極を含む第 1領域の上に、 導電性粒子と気泡発生剤を含有した流動体を供給し、その後、電極の近傍にて流動 体のメニスカスを形成する壁面が設けられた基板を、配線基板に対向するように配置 し、次いで、流動体を加熱して、気泡発生剤から気泡を発生させるので、第 1領域内 に選択的にバンプを形成することが可能となる。特に、流動体を加熱して気泡発生剤 力も気泡を発生させることにより、導電性粒子を電極上に自己集合させることができる 。その結果、生産性に優れたバンプ形成方法を提供することができる。
図面の簡単な説明 [図 1]図 1 (a)〜（d)は、樹脂の自己集合を利用したバンプ形成方法の基本工程を示 した工程断面図である。
[図 2]図 2 (a)〜（d)は、樹脂の自己集合を利用したバンプ形成方法の基本工程を示 した工程断面図である。 '
[図 3]図 3 (a)、 (b)は、樹脂の自己集合のメカニズムを説明する図である。
[図 4]図 4は、配線基板の一部の領域にバンプを形成する場合を説明するための上 面図である。
函5]図 5は、一部の領域でバンプ形成を実行する例の配線パターンを説明するため の顕微鏡写真である。
[図 6]図 6は、一部の領域でバンプ形成を実行する例の配線パターンを説明するため の顕微鏡写真である。
[図 7]図 7は、樹脂の移動が観察された例を説明するための顕微鏡写真である。
[図 8]図 8は、樹脂の移動が観察された例を説明するための顕微鏡写真である。
[図 9]図 9は、樹脂の移動が観察された例を説明するための顕微鏡写真である。
[図 10]図 10は、バンプ形成における樹脂の移動機構を説明するための図である。
[図 11]図 11 (a)および (b)は、それぞれ、本発明の実施形態に係るバンプ形成方法 を示す工程上面図および工程断面図である。
園 12]図 12 (a)〜 (c)は、本発明の実施形態に係るバンプ形成方法を示す工程断面 図である。
[図 13]図 13 (a)〜（d)は、本発明の実施形態に係るバンプ形成方法を示す工程断 面図である。
[図 14]図 14は、バンプ形成の実験結果を示した顕微鏡写真である。
[図 15]図 15は、バンプ形成の実験結果を示した顕微鏡写真である。
[図 16]図 16は、本発明の実施形態に係るバンプ形成方法を示す一工程断面図であ る。
[図 17]図 17は、本発明の実施形態に係るバンプ形成方法を示す一工程断面図であ る。
[図 18]図 18 (a)〜（c)は、本発明の実施形態に係るバンプ形成方法を示す工程断面 図である。
[図 19]図 19 (a)は、本発明の実施形態に係るバンプ形成方法を示す工程の断面図 、図 19 (b)はその平面図である。
[図 20]図 20 (a)は本発明の実施形態に係るバンプ形成方法を示す工程の'断面図、 図 20 (b)はその平面図である。である。
[図 21]図 21は、本発明の実施形態に係るバンプ形成方法を示す工程の平面図であ る。
[図 22]図 22は、電極のペリフエラルな配置を示す平面図である。
[図 23]図 23は、電極のエリアアレイの配置を示す平面図である。
[図 24]図 24は、本発明の実施形態に係るバンプ形成装置の構成を示す断面図であ る。
[図 25]図 25は、本発明の実施形態に係る導電性粒子の材料を示す図である。
[図 26]図 26は、本発明の実施形態に係る気泡発生剤の材料を示す図である。
[図 27]図 27は、本発明の実施形態に係る気泡発生剤粉の材料を示す図である。 符号の説明 '
14 流動体
16 導電性粒子
17 領域
19 バンプ
30 気泡
31 配線基板
32 電極
32e 配線
40 基板
41 天井面
42 突起部
43 凹部
45 壁面 47 底面
49 天井部材
55 メニスカス
60 バンプ形成装置 ■ 61 ステージ
63 ヒータ
発明を実施するための最良の形態
[0038] 本願出願人は、配線基板や半導体チップ等の電極上に、導電性粒子 (例えば、は んだ粉)を自己集合させて、バンプを形成する方法、あるいは、配線基板と半導体チ ップの電極間に導電性粒子を自己集合させて、電極間に接続体を形成し、フリップ チップ実装する方法について、種々検討を行ない、従来にない新規なバンプ形成方 法、フリップチップ実装方法を提案している（特願 2004— 257206号、特願 2004— 365684号、特願 2005— 094232号)。なお、これらの特許出願を本願明細書に参 考のため援用する。
[0039] 図 l (a)〜（d)及び図 2 (a)〜（d)は、本願出願人が上記特許出願明細書で開示し たバンプ形成方法の基本工程を示した図である。
[0040] まず、図 1 (a)に示すように、複数の電極 32を有する配線基板 31上に、はんだ粉 1
6と気泡発生剤（不図示)を含有した榭月旨 14を供給する。次に、図 1 (b)に示すように
、樹脂 14表面に、平板 40を配設する。
[0041] この状態で、樹脂 14を加熱すると、図 1 (c)に示すように、樹脂 14中に含有する気 泡発生剤から気泡 30が発生する。そして、図 1 (d)に示すように、樹脂 14は、発生し た気泡 30が成長することで、この気泡 30は外に押し出される。
[0042] 押し出された樹脂 14は、図 2 (a)に示すように、配線基板 31の電極 32との界面、及 ぴ平板 40との界面に柱状に自己集合する。次に、榭脂 14をさらに加熱すると、図 2 ( b)に示すように、樹脂 14中に含有するはんだ粉 16が溶融し、電極 32上に自己集合 した樹脂 14中に含有するはんだ粉 16同士が溶融結合する。
[0043] 電極 32は、溶融結合したはんだ粉 16に対して濡れ性が高レ、ので、図 2 (c)に示す ように、電極 32上に溶融はんだ粉よりなるバンプ 19を形成する。最後に、図 2 (d)に 示すように、樹脂 14と平板 40を除去することにより、電極 32上にバンプ 19が形成さ れた配線基板 31が得られる。
[0044] この方法の特徴は、基板 31と平板 40の隙間に供給された樹脂 14を加熱すること によって、気泡発生剤から気泡 30を発生させ、気泡 30が成長することで榭脂 14を気 泡外に押し出すことにより、樹脂 14を基板 31の電極 32と平板 40との間に自己集合 させる点にある。
[0045] 樹脂 14が電極 32上に自己集合する現象は、図 3 (a)、 (b)に示すようなメカニズム で起きているものと考えられる。
[0046] 図 3 (a)は、樹脂 14が、成長した気泡（不図示）によって、基板 31の電極 32上に押 し出された状態を示した図である。電極 32に接した樹脂 14は、その界面における界 面張力（いわゆる樹脂の濡れ広がりに起因する力） Fsが、樹脂の粘度 77から発生す る応力 F T7よりも大きいので、電極 32の全面に亙って広がり、最終的に、電極 32の端 部を境とした柱状樹脂が、電極 32と平板 40間に形成される。
[0047] なお、電極 32上に自己集合して形成された柱状の樹脂 14には、図 3 (b)に示すよ うに、気泡 30の成長ほだは移動）による応力 Fbが加わる力 榭脂 14の粘度 による 応力 F T7の作用により、その形状を維持することができ、ー且自己集合した樹脂 14が 消滅することはない。
[0048] ここで、自己集合した樹脂 14が一定の形状を維持できる力どうかは、上記界面張力 Fsの他に、電極 32の面積 S及び電極 32と平板 40との隙間の距離 Lや、樹脂 14の粘 度 ηにも依存する。樹脂 14を一定形状に維持させる目安を Τとすると、定性的には、 以下のような関係が成り立つものと考えられる。
[0049] Τ=Κ· (S/L) · V 'Fs (Kは定数）
上記の説明のように、この方法は、樹脂 14の界面張力による自己集合を利用して、 電極 32上に樹脂 14を自己整合的に形成するものであるが、かかる界面張力による 自己集合は、基板 31表面に形成された電極 32が凸状に形成されてレ、るが故に、基 板 31と平板 40間に形成されたギャップの中で狭くなつている電極 32上にて起きる現 象を利用したものと言える。
[0050] 本願出願人が提案した上記の方法を用いると、樹脂中に分散したはんだ粉を効率 良く電極上に自己集合させることができ、また、均一性に優れ、かつ、生産性の高い バンプ形成が実現できる。また、樹脂中に分散したはんだ粉を、樹脂が供給された基 板上の複数の電極上に分け隔てなく自己集合させることができるので、上記の方法 は、樹脂が供給された配線基板上の全ての電極上に一括してバンプを形成する際 に特に有用である。
[0051] 本願出願人は、上記方法をさらに深く検討している際に、配線基板の一部の領域 にバンプを形成する場合に或る現象を観察した。以下、その現象について説明する
[0052] 配線基板の構造によっては、配線基板のうちの一部の電極上だけにバンプを形成 すればよいこともある。例えば、図 4に示す配線基板 31では、配線の先端部分である 電極 32上にバンプを形成するケースである。
[0053] 図 4に示した配線基板の場合、'電極 32を含む領域 117に、はんだ粉と気泡発生剤 (不図示)を含有した樹脂 14を塗布する。その塗布した樹脂 14を加熱すると、領域 1 17内の電極 32の上に自己集合的にバンプが形成されることになる。しかしながら、こ の場合において、同図に示すように、領域 117以外の領域 119にまで、樹脂 14およ ぴはんだ粉が移動して、電極 32だけでなく配線 32eの範囲にもはんだが濡れ広がつ たり、その配線 32eにはんだ粉の集合ができたりする現象が見つ力つた。また、僅か なバランス差によってはんだ粉が偏移集合する例も見つかった。なお、図 4中の寸法 aは約 lmmであり、寸法 bは約 1. 25mmである。
[0054] さらに、図 5に示すような配線パターンの中央の 12個の電極（ランド）にバンプを形 成しようとした場合について説明する。なお、図 5における中央部分を有するような配 線パターンの他の例として図 6を示す。
[0055] この場合において、本願発明者は、次のような現象を観測した。まず、図 7に示すよ うに、はんだバンプ力 Sランド部位を越えて伸び広がった例があった。さらには、図 8お ょぴ図 9に示すように、はんだ粉力 Sランド部位とは関係ないところで集合した例も発見 された。この関係ない箇所ではんだ粉が集合したのは、おそらぐ図 10に示すように 、樹脂 14が平板 40をったつて、他の部分まで移動し (樹脂 14a、 14b、矢印 50参照） 、バンプ形成を想定してない電極の上に、はんだ粉 16が移動してしまったことに基づ くと思われる。また、場合によっては、樹脂が配線間をったつて遠方まで流れ出ては んだ粉が移動する現象も観察された。 ' '
[0056] 榭脂 14の移動を所定領域内にとどめることができるようなバンプ形成条件をその都 度実験等により見つけ出して、その条件を厳密に制御したり、あるいは、所定領域以 外をマスキングしたりすることも可能である力 S、いずれも、本バンプ形成方法の簡便性 が損なわれてしまう。
[0057] そこで、本願発明者は、はんだ粉 16と気泡発生剤を含有した樹脂 (流動体) 14を、 配線基板の全面に付与して用いる場合に限らずに、配線基板の一部の領域に付与 してもはんだバンプを簡便に形成することができる手法を鋭意検討して、本発明に至 つた。
[0058] 以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の図 面においては、説明の簡略化の'ため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同 一の参照符号で示す。本発明は以下の実施形態に限定されな 、。
[0059] 図 11 (a)および (b)は、本発明の実施形態におけるバンプ形成方法を説明するた めの工程断面図である。ここで、図 11 (a)は、上面透視図であり、図 11 (b)は側面断 面図である。なお、図 11 (a)に示した例では、説明を理解しやすいように、上述の図 4に示したものと同様の電極 32のパターンを含む配線基板を用いている。
[0060] 本実施形態のバンプ形成方法は、配線基板 31の電極 32上にバンプを形成する方 法である。
[0061] まず、配線基板 31の電極 32を含む第 1領域 17の上に、導電性粒子と気泡発生剤 を含有した流動体 14を供給する。本実施形態における流動体 14は、樹脂である。な お、導電性粒子 16、気泡発生剤の具体例は後述する。
[0062] 次に、図 11 (a)および (b)に示すように、壁面 45が形成された基板 40を配線基板 3 1に対向するように配置する。壁面 45は、流動体 14のメニスカス 55を形成できるよう に電極 32の近傍に位置付けられる。
[0063] 本実施形態の構成においては、基板 (板状部材) 40のうち、配線基板 31に対向す る面 41には、突起部 42が形成されており、流動体 14のメニスカス 55を形成するため の壁面 45は、その突起部 42の側面の少なくとも一部に存在している。 [0064] ここで、「メニスカス」とは、壁面に近いところで表面張力ほたは界面張力）によって 液体の表面が曲がることをレ、い、本実施形態では、壁面 45 (この例では、突起部 42 の側面の少なくとも一部）に流動体 14が接し、流動体 14の表面張力（又は界面張力 )によって流動体 14の表面が曲がった状態になっていることを意味する。 ·
[0065] なお、図示した例では、壁面 45と壁面 45に隣接する面 41 (天井面）の一部との両 方に流動体 14が接して流動体 14によるメニスカスが形成されてレ、るが、天井面 41に は接触してなくてもメニスカスは形成されるとともに、突起部 42の側面の全部でなく一 部に流動体 14が接していてもメニスカスは形成される。
[0066] 図 11 (b)から理解できるように、流動体 14は、壁面 45との界面張力によって壁面 4 5側に吸い寄せられており、この力によって流動体 14を所定領域内（第 1領域 17)に 保持することができる。
[0067] 第 1領域 17は、配線基板 31の一部の範囲内の領域であることが多レ、が、配線基板 31の全部 (又はほぼ全部)の領域であってもよい。なお、第 1領域 17は、典型的には 、バンプが形成される領域と同じ又はそれよりも一回り広い領域となる。第 1領域 17は 、典型的には、バンプが形成される領域に対応し、そこに流動体 14が供給されるの であるから、第 1領域 17は、面積や形状等によって制約されず、配線パターンゃ電 極 (ランド）のレイアウトによって決定されるものである。
[0068] 図 11に示した領域 17を例にして説明すると、第 1領域 17は、寸法 a X寸法 bに対 応した範囲となる。一例を挙げると、例えば lmmX l . 25mm又はそれと同程度の面 積の範囲となる。図示した構成図の場合、突起部 42が存在する領域は、第 1領域 17 に含めてもよいし、または便宜上除いてもよい。
[0069] 基板 40の寸法および形状、ならびに、突起部 42の寸法 '高さ'形状は、バンプ形成 条件に合わせてその都度、具体的に決定することができる。なお、本実施形態の一 つの例では、基板 40は、 1 cm X I cmの正方形で、突起部 42は 0. 65mm X O. 9m mの矩形である。突起部 42の高さは、適切なメニスカス 55が形成できるのであれば、 特に制約はない。なお、この数値などは、あくまで一例であり、この寸法や形状に限 定されない。
[0070] 図 11 (a)および (b)に示した状態で、流動体 14を加熱すると、流動体 14中に含有 する気泡発生剤から気泡が発生する。そして、この気泡発生剤カゝら発生した気泡に よって導電性粒子 16は電極 32上に自己集合する。
[0071] 本実施形態のバンプ形成方法によれば、配線基板 31の電極 32を含む第 1領域 17 の上に、導電性粒子 16と気泡発生剤を含有した流動体 14を供給した後、電極 32の 近傍にて流動体 14のメニスカス 55を形成する壁面 45が設けられた基板 40を、配線 基板 31に対向するように配置し、次いで、流動体 14を加熱して、気泡発生剤から気 泡を発生させるので、第 1領域 17内に選択的にバンプを形成することが可能となる。 特に、流動体 14を加熱して気泡発生剤から気泡を発生させることにより、導電性粒 子 16を電極 32上に自己集合させることができ、生産性に優れたバンフ形成方法を 実現することができる。
[0072] 次に、囱 12 (a)〜(c)および図 13 (a)〜（c)を参照しながら、本実施形態のバンプ 形成方法をさらに説明する。図 1'2 (a)〜（c)および図 13 (a)〜（c)は、本実施形態に おけるバンプ形成方法を説明するための工程断面図である。
[0073] まず、図 12 (a)に示すように、配線基板 31のうち電極 32を含む第 1領域 17の上に 、導電性粒子 16と気泡発生剤（不図示)を含有した流動体 14を供給する。配線基板 31は、樹脂製の配線基板 (例えば、 FR— 4基板)、セラミック基板などを用いることが できる。また、リジッド基板に限らず、フレキシブル基板を用いることも可能である。
[0074] 次に、図 I2 (b)に示すように、 ^動体 I4のメニスカスを形成する壁面45を有する基 栎 40を配線基板 31に対向するように配置する。バンプを形成した！/、電極の近傍に（ メニスカスを形成できる距離内で)壁面 45を配置することにより、壁面 45の界面張力 を利用して流動体 14のメニスカスを形成させ、そして、壁面 45の界面張力により、流 動体 14を電極 32上に保持できるようにする。つまり、図 12 (b)に示す状態では、壁 面 45の周囲に電極 32は配置されているので、壁面 45の界面張力によって壁面 45 の周囲に集められてレ、る流動体 14は、電極 32上に位置付けられ、かつ、保持される ことになる。
[0075] 本実施形態では、壁面 45を構成する突起部 42を配線基板 31上にセットする。突 起部 42の底面 47は、配線基板 31の上面と接触させてもよいし、突起部 42の底面 4 7と配線基板 31の上面との間に流動体 14が介在した状態であってもよレ、。 [0076] 壁面 45を有する基板 40を配置する際には、基板 40の突起部 42で流動体 14を押 さえつけるので、流動体 14は、壁面 45に接触するとともに、壁面 45の外側を取り囲 むようにセットされる。なお、流動体 14の供給は、壁面 45が形成された基板 40を配 線基板 31上に配置した後でもよぐその場合には、壁面 45の周囲に流動体 14力 S位 置するように流動体 14を供給すればよい。
[0077] 本実施形態における基板 (板状部材) 40は、例えば、ガラス基板である。また、ガラ ス基板に限らず、セラミック基板、半導体基板 (シリコン基板など)を用いることができ る。基板 40として、透光性基板 (ガラス基板、セラミック基板）を用いると、プロセスの 進涉状況およびバンプ形成確認が容易となるメリットがある。シリコン基'板を用いた場 合には、赤外線を用いて透過観測をすることが可能である。
[0078] また、セラミック基板を用いた場合、例えばガラス基板と比較して、熱伝導性を良好 にすることができる。また、基板 40として平担性に優れ、加工が容易な基板 (例えば、 半導体基板、セラミック基板、ガラス基板)を用レヽることも好ましい。もちろん、基板 40 が安価であれば、それだけ製造プロセス上のコストメリットも増える。
[0079] 基板 40には、導電性粒子 16に対する濡れ性の悪い基板を用いることが好ましぐ そのような基板としては、ガラス基板、セラミック基板、半導体基板の他に限らず、金 属基板であってもクロム基板を用いることができる。なお、基板の本体自体は、導電 性粒子 16に対して濡れ性が良好.なもの（例えば、銅基板又はアルミニウム S板のよう な金属基板)であっても、その表面をコーティングすることにより、導電性粒子 16に対 する濡れ性を調整することが可能である。
[0080] 次に、図 12 (b)に示した状態で流動体 14を加熱すると、図 12 (c)に示すように、流 動体 14中に含有する気泡発生剤力も気泡 30が発生する。本実施形態では、流動体 14は、基板 40の壁面 45の界面張力を利用して、流動体 14を第 1領域 17に保持し た状態で加熱を行う。図示した例では、流動体 14は電極 32上に位置した状態で加 熱される。本実施形態では、突起部 42の底面 47を配線基板 31上に位置付けること によって、基板 40を固定することができ、電極 32と基板 40の天井面 41との間の距離 を一定にすることができる。なお、電極 32と天井面 41との間の一定の隙間は、導電 性粒子 16の粒径よりも広い。 [0081] 本実施形態によれば、図 12 (b)および (c)に示すように、基板 40に壁面 45が形成 されているので、第 1領域 17に供給された流動体 14を、壁面 45との間の界面張力に よって第 1領域 17に留めることができる。つまり、流動体 14は第 1領域 17に保持され るので、流動体 14が第 1領域 17を大きく超えて広がることが無 その結果、局所的 なバンプ形成を簡便に実行できる有効なプロセスとなる。
[0082] 次に、図 13 (a)から（d)も参照して、気泡 30発生後の過程について説明を続ける。
[0083] 図 13 (a)に示すように、流動体 14は、発生した気泡 30が成長することで、この気泡 30によって押し出される。なお、流動体 14中の気泡発生剤力も発生した気泡 30は、 基板 40と配線基板 31との間に設けられた隙間の周辺部から、外部に 出される。
[0084] 押し出された流動体 14は、図 13 (b)に示すように、配線基板 31の電極 32との界面 に集合する。図示した例では、流動体 14は、基板 40と電極 32との界面で柱状に集 合している。なお、流動体 14の ft合状態は、気泡 30の成長に応じて変化し得るが、 流動体 14は、電極 32と天井面 41との界面で柱状に集合してもよいし、電極 32と壁 面 45との界面で柱状に集合してもよレ、。
[0085] この流動体 14の自己集合とともに、流動体 14中の導電性粒子 16は、電極 32上に 集合する。そして、流動体 14をさらに加熱すると、図 13 (c)に示すように、流動体 14 中に含有する導電性粒子 16が溶融し、その結果、導電性粒子 16の自己集合が完 了する。つまり、電極 32上に溶融した導電性粒子よりなるバンプ 19が形成される。
[0086] なお、条件によっては、バンプ 19の高さが基板 40の天井面 41に達するようにバン プ形成プロセスを実行することも可能である。また、この場合、バンプ形成後に、適切 な量だけ、基板 40を上下方向に移動させることにより、形成されたバンプ 19における 高さのばらつきを押さえることができる。これにより、バンプ形成後に実施される、例え ばフリップチップ実装時における金属接合時に、平行度を高めることができ、接続信 頼†生を高めることができる。
[0087] 最後に、図 13 (d)に示すように、基板 40を外すと、電極 32上にバンプ 19が形成さ れた配線基板 31が得られる。基板 40の除去とともに流動体 14を除去してもよい。
[0088] なお、基板 40を外した後、流動体 (樹脂） 14を残しておいても構わないが、バンプ 形成後、微小な導電性粒子（はんだ粉)が流動体 14上に残渣として残る場合もある 53863
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ので、信頼性の面を考慮して、図 13 (d)に示すように、残渣と一緒に流動体 14を除 去することを採用することも好適である。
[0089] 上述したように、本実施形態のバンプ形成方法によれば、電極 32の近傍にて流動 体 14のメニスカス 55を形成する壁面 45を配置し、その壁面 45の界面張力'によって 流動体 14を第 1領域 17上に留めることができる。したがって、流動体 14を加熱して 気泡発生剤から気泡 30を発生させた際に、流動体 14が第 1領域 17を超えてそれ以 外の領域に移動することを抑制することができる。
[0090] これにより、第 1領域 17内に選択的にバンプ 19を形成したい場合において、第 1領 域 17以外に移動したはんだ粉 16を事後的に取り除いたり、予めマスキングを施すと レ、つた手間を省き、簡易な方法で確実に、選択的にバンプを形成することが可能とな る。
[0091] また、流動体 14を界面張力に ίつて積極的に第 1領域 17内に留めることができるこ とにより、バンプ 19を第 1領域 17内に選択的に形成するための条件も緩和され、プロ セス条件の自由度も大きくなる。
[0092] さらに、本実施形態の方法では、気泡 30が成長することで流動体 14を気泡外に押 し出し、その効果によって流動体 14を第 1領域 17の電極 32上に自己集合させること ができ、続いて、電極 32上に自己集合した流動体 14中に含有する導電性粒子 16を 溶融させることによって、電極 32上に、溶融した導電性粒子からなるバンプ 19を自 3整合的に形成することができる。これにより、流動体 14中に分散した導電性粒子 1 6を効率よく電極 32上に自己集合させることができ、均一性に優れ、かつ、生産性の 高レ、バンプを電極上に形成することができる。
[0093] 再ぴ、図 11 (a)および (b)を参照しながら図 4と比較して説明すると、本実施形態の 構成においては、基板 40の壁面 45によって流動体 14を第 1領域 17に留めることが できるので、図 4に示した例の場合と異なり、バンプ 19は確実に電極 (ランド) 32上に 自己集合的に形成する。
[0094] つまり、本実施形態の構成では、壁面 45による表面張力（界面張力）で流動体 14 は領域 17内に保持されるので、配線 32eの箇所や、または、領域 17以外の他の電 極パターンの一部に導電性粒子が集合しそれがショートの原因となったりすることを 防止することができる。
[0095] 上述したように、本実施形態の方法では、気泡 30が成長することで、導電性粒子 1 6を含有する流動体 14を気泡外に押し出し、その作用によって、電極 32上に柱状に 集合した流動体 14中に含有する導電性粒子 16を溶融させて、電極 32上に溶融した 導電性粒子 16からなるバンプ 19を自己整合的に形成することができる。
[0096] したがって、単に濡れ性だけを利用して電極上に自己集合させようと試みても実現 できな力、つた場合であっても、本実施形態の方法によれば、電極 32上に溶融した導 電性粒子 16からなるバンプ 19を自己集合的に形成することができる。また、効率良く 導電性粒子 16を電極 32上に自己集合させることができるので、過剰の導電性粒子 1 6を流動体 14中に含有させることなぐ適量の導電性粒子 16でもって、電極 32上に 必要とするバンプ 19を形成することが可能となる。
[0097] 次に、図 14および図 15を参照しながら、本実施形態のバンプ形成方法の実験結 果例を説明する。
[0098] 図 14は、図 5に示した配線パターンを有する配線基板に対して、本実施形態の方 法を適用した結果を示す'写真である。図 5でも示したように、この配線パターンでは、
12個の電極 (ランド）が中央に配列されてレ、る。
[0099] 図 14に示すように、本実施形態の方法によれば、壁面 45の界面張力に起因するメ ニスカス 55によって流動体 14が第 1領域 17に保持され、その結果、 12個 電極（ラ ド）上に確実にバンプを形成することができた。
[0100] なお、図 15は、同様に本実施形態の方法を適用した結果を示す斜視図である。図
15からわ力るように、実際にバンプとして使用可能な高さを有するバンプが電極 (ラン ド)上に確実に形成されてレヽることを確認できる。
[0101] また、図 16に示すように、基板 40における壁面 45が存在する面の高さを高くして、 その面 (例えば、突起部 42の側面）の一部を、メニスカス 55を形成可能な壁面 45に することもできる。壁面 45が存在する面の高さが高い場合でも、メニスカス 55は、壁 面 45との界面張力、重力、流動体 14の性質 (粘度など）に応じて形成される。
[0102] 上述の例では、第 1領域 17の範囲内のうちの電極 32よりも内側（中心側）に、流動 体 14のメニスカス 55を形成可能な壁面 45を配置したが、本実施形態の構成は、そ れに限定されない。
[0103] 例えば、図 17に示すように、電極 32の外側（外縁側）に壁面 45を配置することも可 能である。なお、この場合でも、壁面 45は、基板 40の突起部 42の側面の少なくとも 一部に存在させてもよいし、あるいは、基板 40に凹部 43を形成して、その囬部 43の 内壁を壁面 45としてもよい。
[0104] 図 17に示した例では、凹部 43における内壁 45に隣接した底面力 天井面 41とな つており、流動体 14は、内壁 45とともに底面 (天井面） 41に接触して、メニスカス 55 を形成している。
[0105] また、上述の例において、壁面 45は、配線基板 31に対して垂直ほ^は略垂直）に なるように配置した力 流動体 14のメニスカス 55を形成でき、その壁面 45の界面張 力により'流動体 14を所定領域に保持できるのであれば、壁面 45は垂直に限らず、傾 斜 (例えば、士 30° )してレ、ても'ょレ、。
[0106] さらに、本実施形態の基板 40は、単一の部材又は材料から形成する場合に限らず 、壁面 45を含む壁面構成部材となる突起部 42と、突起部 42の壁面 45から略垂直（ 例えば、 90° )に伸びる天板部材 (天井面 41を含む部材）とから構成することもでき る。なお、壁面構成部材となる突起部 42を支持できる支持部材をさらに設けてもよい
[0107] 力 Pえて、天井部材を壁面構成部材に対して摺動可能な構成にしてもよレ、。図 18 (a )に示した構成においては、天井部材 49は、突起部 42を摺動することができる。
[0108] すなわち、天井部材 49は上下動させることが可能である。天井部材 49の下降は、 例えば、天井部材 49の上に配置した押圧手段によって行うことができ、天井部材 49 の上昇は、例えば、天井部材 49を吸着可能な部材を用いて天井部材 49を引き上げ ることによって実行することができる。その他にも、天井部材 49の上昇'下降は適宜 公好適な手法で実行可能である。
[0109] 図 18 (b)は、図 18 (a)の状態力 天井部材 49を低下させた構成を示している。図 1 8 (b)に示した構成において、電極 32の上に (第 1領域 17内に）、導電性粒子 16と気 泡発生剤 (不図示)を含有した流動体 14を供給すると、壁面 45によって流動体 14の メニスカス 55が形成され、図 18 (c)に示す通りになる。 [0110] なお、突起部 42を配線基板 31上にセットする前に、流動体 14を供給し、突起部 42 の底面 47で流動体 14を押し出して、図 18 (c)に示す状態にすることも可能である。
[0111] その後、流動体 14を加熱すると、上述したステップを経て、自己集合的に電極 32 上にバンプ 19が形成される。流動体 14の加熱時に、天井部材 49を上下動させて、 天井部材 49の天井面 41と電極 32との距離 (ギャップ)を変動させることも可能である 。この変動により、メニスカス 55の形成を調整したり、形成されるバンプ 19の高さを調 整したりすることができる。
[0112] さらに、本実施形態における基板 40に設ける壁面 45を、図 19 (a)、 (b)に示したよ うな支柱状の構成にすることもできる。ここで、図 19 (a)は、壁面 45が^けられた基板 40を、配線基板 31に対向するように配置する工程の断面図で、図 19 (b)は、その平 面図である。
[0113] 図 19 (a)に示すように、壁面 4 は、基板 40上を支柱状に形成されており、基板 40 は、支柱状に形成された壁面 45が電極 32上に位置するように、配線基板 31に対向 して配置されている。ここで、支柱状に形成された壁面 45の幅は、電極 32の幅よりも 小さく形成されている。 '
[0114] また、図 19 (b)に示すように、電極 32が配線基板 31上をアレイ状に複数個配列さ れてレ、る場合には、支柱状に形成された壁面 45も、基板 40上をアレイ状に複数個 形成してもよい。このとき、基板 40Jま、アレイ状に形成された壁面 45が、各霉極 32上 位置するように、配線基板 31に対向して配置される。
[0115] 本実施形態においては、図 19 (a)に示すように、メニスカスを形成可能な壁面 45が 、電極 32の略中心線に対して両側に配置されているため、流動体 14のメニスカスを 壁面 45を構成する支柱の両面において形成することができる。そのため、流動体 14 を加熱して気泡発生剤から気泡を発生させた際に、流動体 14が電極 32以外の領域 に広がるのをより効果的に抑制することができる。
[0116] このように、支柱状に形成された壁面 45を電極 32上に配置することによって、流動 体 14の自己集合性を高めることができるため、特に、電極 32の高さが低い場合 (例 えば、 COG (Chip on Grass)に用いるガラス基板上に形成された電極）に有効である [0117] ここで、壁面 45を構成するために基板 40表面に形成された支柱（突起部）の形状 は、特に制限はないが、例えば、図 19 (b)に示したように、電極 32の一辺に沿った板 状にすれば、より効果的に流動体 14が電極 32以外の領域に広がるのをより効果的 に抑制することができる。 '
[0118] なお、本実施形態におけるバンプ形成方法にぉレ、て、電極 32上に自己集合した 流動体 14中に含有する導電粒子 16を溶融することによって、電極 32上にバンプが 形成されるが、その後、基板 40を除去すると、電極 32上に形成されたバンプは、壁 面 45が配置されていた箇所に窪みが生じた形状になる。この場合、必要であれば、 基板 40を除去後に、電極 32上に形成されたバンプを再溶融することによって、窪み のなレ、バンプを得ることができる。
[0119] また、電極 32の配置は、図 19 (b)に示したようなアレイ状でなくても、当然、本実施 形態の方法を適用することがで る。
[0120] 支柱状に形成れた壁面 45は、図 20 (a)、 (b)に示すような構成にすることもできる。
ここで、図 20 (a)は、壁面 45が設けられた基板 40を、配線基板 31に対向するように 配置する工程の断面図で、図 20 (b)は、その平面図である。
[0121] 図 20 (a)に示すように、壁面 45は、基板 40上を支柱状に形成されており、基板 40 は、壁面 45が隣接する電極 32間に位置するように、配線基板 31に対向して配置さ れている。 .
[0122] また、図 20 (b)に示すように、電極 32が、配線基板 31上をアレイ状に複数個配列 されてレ、る場合には、支柱状の壁面 45も、基板 40上を格子状に形成してもよい。こ のとき、基板 40は、壁面 45が各電極 32の周辺を囲むように、配線基板 31に対向し て配置される。
[0123] 本実施形態においては、図 20 (a)に示すように、メニスカスを形成可能な壁面 45が 、隣接する電極 32間に配置されているため、流動体 14のメニスカスを、壁面 45を構 成する支柱の両面において、それぞれ隣接する電極 32上に形成することができる。 そのため、流動体 14を加熱して気泡発生剤から気泡を発生させた際に、流動体 14 が隣接する電極 32に広がるのをより効果的に抑制することができる。
[0124] このように、支柱状に形成された壁面 45を隣接する電極 32間に配置することによつ て、流動体 14の自己集合性を高めることができるため、特に、電極 32の高さが低い 場合 (例えば、 COG (Chip on Grass)に用いるガラス基板上に形成された電極）に有 効である。
[0125] ここで、壁面 45を構成するために基板 40表面に形成された支柱 (突起部')の形状 は、特に制限はない。例えば、配線基板 31上をアレイ状に配列されている場合、図 2 0 (b)には、支柱状の壁面 45を格子状に形成したが、壁面 45を構成する支柱を、電 極 32の各辺に沿って、互いに切り離して形成してもよい。
[0126] なお、本実施形態におけるバンプ形成方法においては、図 19 (a)、 (b)に示した方 法により形成されたバンプのような窪みが生じないため、基板 40の除去後に、バンプ を再溶融させる工程が不要になる。
[0127] また、支柱状に形成された壁面 45を、複数の電極 32 (例えば、 2 X 2に配列した電 極）の周りを囲むように、基板 40 配線基板 31に対して配置してもよレ、。
[0128] また、電極 32の配置は、図 20 (b)に示したようなアレイ状でなくても、当然、本実施 形態の方法を適用することができる。
[0129] ところで、電極 32の幅やピッチが小さい場合、壁面 45を構成する支柱を、電極 32 上、または隣接する電極 32間に配置することは難しい。このような場合には、基板 40 に形成れた壁面 45を、図 21に示すような構成にしてもよレ、。ここで、図 21は、壁面 4 5が設けられた基板 40を、配線基.板 31に対向するように配置する工程の平面図であ る。
[0130] 図 21に示すように、電極 32は、配線基板上をアレイ状に複数個配列（図中では、 2 X 2の配列）され、壁面 45は、基板 40表面に十字状に形成された凹部 43の内壁で 構成されている。そして、基板 40は、十字状に形成された凹部 43の角部が、アレイ の角部（2 X 2の配列の場合には、 4つの電極 32の全て）に配列した電極の近傍に位 置するように、配線基板に対向して配置される。
[0131] このような方法で基板 40を配置することによって、電極 32の近傍に、壁面 45の角 部を配置することができるため、流動体 14のメニスカスを、壁面 45の角部において形 成することができる。そのため、電極 32の大きさやピッチが小さい場合でも、流動体 1 4の自己集合性を高めることができる。本方法は、例えば、電極の幅が 75 μ πι以下、 電極のピッチが 150 μ m以下の微小チップを配線基板 31に実装する場合に有効で
[0132] なお、本実施形態のプロセスにおける導電性粒子 16の最適な含有量は、例えば、 以下のように設定することができる。 '
[0133] 配線基板 31上に供給される流動体 (例えば、樹脂） 14の体積 (VB)中に含有され る導電性粒子 16の全て力 S、配線基板 31の電極 32上のバンプ 19の形成に寄与した とすると、バンプ 19の総体積 (VA)と、流動体 14の体積 (VB)とは以下のような関係 式 (1)が成り立つ。
[0134] VA : VB = SA : SB - - - (1)
ここで、 S Aは配線基板 31の電極 32の総面積、 SBは配線基板 31の所定領域 (具体 的には、上述の第 1領域 17)の面積をそれぞれ表す。これにより、樹脂 14中に含ま れる導電性粒子 16の含有量は、以下のような式 (2)で表される。
(導電性粒子 16の含有量) = SAZSB X 100 [体積％] · · · (2)
よって、樹脂 14中に含まれる導電性粒子 16の最適な含有量は、概ね、以下のような 式 (3)に基づいて設定することができる。
(導電性粒子 16の含有量） = (SA/SB X 100)士 a [体積0 /0] · · · (3)
なお、上記パラメータ（± α )は、導電性粒子 16が配線基板 31の電極 32上に自己 集合する際の過不足分を調整するためのもので、種々の条件により決めることができ る。
[0135] 配線基板 31の電極 32の配置は、様々な形態を取り得るが、図 22、図 23に示した ような典型的な電極 32の配置に対して、式 (3)により最適な導電性粒子 16の含有量 を求めると、概ね以下のような値になる。
図 22に示した配置 (ペリフエラル配置） · · · 0. 5〜5体積％
図 23に示した配置 (エリアアレイ配置） · · · 15〜30%体積0 /0
このこと力ゝら、電極 32上に必要とするバンプ 19を形成するには、樹脂 14中に分散 する導電性粒子 16は、 0. 5〜30体積％の割合で樹脂 14中に含有していれば足りる ことになる。
[0136] 特に、本実施形態のバンプ形成方法によれば、壁面 45が形成された基板 40を用 いて流動体 14を界面張力によって第 1領域 17上に留めることができ、それゆえ、流 動体 14が第 1領域 17を超えてそれ以外の領域に移動することを抑制することができ るので、導電性粒子 16をさらに効率的な量に抑えることができる。すなわち、第 1領 域 17を超えて移動し損失してしまう分の（つまり、余分な)導電性粒子 16を考慮しな くてよかったり、あるいは、それを考慮する割合を少なくすることができる。
[0137] なお、一般に、導電性粒子 16と樹脂 14との重量比は約 7程度なので、上記 0: 5〜 30体積％の割合は、概ね 4〜75重量％の割合に相当する。
[0138] 図 24は、本実施形態のバンプ形成方法を実行するための好適なバンプ形成装置 60を表している。
[0139] 図 24に示したバンプ形成装置 60は、配線基板 31を载置するためのステージ 61と 、ステージ 61に対向して配置される基板 40とから構成されている。この基板 40の下 面は、ステージ 61上に接触する 起部 42が形成されており、突起部 42に壁面 45が 形成されている。そして、基板 40に形成された壁面 45によって、流動体 14のメニス カス 55が形成されている。
[0140] この形成装置 60において、ステージ 61上に載置された配線基板 31とステージ 61 に対向して配置された基板 40との間に、導電性粒子 16と気泡発生剤を含有した流 動体 14が供給される。本実施形態の構成において、壁面 45を有する基板 (板状部 材) 40は、脱着可能である。なお、流動体 14を供給可能な供給機を、本形成装置 6 0.に設けることも可能である。流動体 14の供給後、その流動体 14を加熱することによ り、流動体 14中の気泡発生剤から気泡が発生する。流動体 14の加熱は、ステージ 6 1にヒータを設置して、それによつて実行してもよいし、基板 40にヒータをあててそれ によって行っても良い。図 24に示した例では、ステージ 61の下にヒータ 63が取り付 けられている。
[0141] ここで、本実施形態に使用する流動体 14、導電性粒子 16、及び、気泡発生剤は、 特に限定されないが、それぞれ、以下のような材料を使用することができる。
[0142] 流動体 14としては、室温から導電性粒子 16の溶融温度の範囲内において、流動 可能な程度の粘度を有するものであればよく、また、加熱することによって流動可能 な粘度に低下するものも含む。代表的な例としては、エポキシ樹脂、フエノール樹脂 、シリコーン樹脂、ジァリルフタレート樹脂、フラン樹脂、メラミン樹脂等の熱硬化性樹 脂、ポリエステルエストラマ、フッ素樹脂、ポリイミド榭脂、ポリアミド樹脂、ァラミド樹脂 等の熱可塑性樹脂、又は光 (紫外線)硬化樹脂等、あるいはそれらを組み合わせた 材料を使用することができる。樹脂以外にも、高沸点溶剤、オイル等も使用することが できる。
[0143] また、導電性粒子 16及ぴ気泡発生剤としては、図 25及び図 26に示すような材料 力 適宜組み合わせて使用することができる。なお、導電性粒子 16の融点を、気泡 発生剤の沸点よりも高い材料を用いれば、流動体 14を加熱して気泡発生剤から気 泡を発生させて、流動体を自己集合させた後、さらに、流動体 14を加熱して、自己集 合した流動体中の導電性粒子を溶融させ、導電性粒子同士を金属結合させることが でさる。 ―
[0144] また、気泡発生剤は、沸点の異なる 2種類以上の材料からなるものであってもよい。
沸点が異なれば、気泡の ¾生、及び成長するタイミングに差が生じ、その結果、気泡 の成長による流動体 14の押し出し力 段階的に行なわれるので、流動体 14の自己 集合過程が均一化され、 れにより、均一性のよい導電パターンを形成することがで きる。
[0145] なお、気泡発生剤としては、図 26に挙げた材料以外に、流動体 14力加熱されたと きに、気泡発生剤が熱分解することにより気泡を発生する材料も使用する とができ る。そのような気泡発生剤としては、図 27に挙げた材料を使用することができる。例え ば、結晶水を含む化合物 (水酸ィ匕アルミニウム)を使用した場合、流動体 14が加熱さ れたときに熱分解し、水蒸気が気泡となって発生する。
[0146] 以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項で はなく、勿論、種々の改変が可能である。例えば、流動体 14を突起部 42と配線基板 31の電極 32間に自己集合させる工程において、突起部 42と配線基板 31とのギヤッ プを変動させながら行なってもよレ、。このようにすることによって、流動体 14を突起部 42と電極 32間に効率よく自己集合させることができる。
産業上の利用可能性
[0147] 本発明によれば、簡易な方法により選択的にバンプを形成する方法を提供すること ができる。

Claims

請求の範囲
[1] 配線基板の電極上にバンプを形成する方法であって、
配線基板の電極を含む第 1領域の上に、導電性粒子及び気泡発生剤を含有した 流動体を供給する工程 (a)と、 '
前記電極の近傍にて壁面が設けられた基板を、前記配線基板に対向するように配 置する工程 (b)と、
前記流動体を加熱して、該流動体中に含有する前 |E気泡発生剤から気泡を発生さ せる工程 (c)と、
前記流動体を加熱して、前記樹脂中に含有する前記導電性粒子を溶融する工程（ d)とを含み、
前記工程 (c)において、前記流動体は、前記気泡発生剤から発生した気泡によつ て、前記電極上に自己集合し、
前記工程 (d)において、前記電極上に自己集合した前記流動体中に含有する導 電粒子が溶融することによって、前記電極上にバンプを形成する、バンプ形成方法。
[2] 前記工程 (c)において、前記電極上に自己集合した前記流動体は、前記壁面に接 してメニスカスを形成している、請求項 1に記載のバンプ形成方法。 '
[3] 前記工程 (a)におレ、て、前記流動体が供給される前記第 1領域は、前記配線基板 の一部の領域である、請求項 1に記載のバンプ形成方法。
[4] 前記基板のうち前記配線基板に対向する面には、突起部が形成されており、
前記壁面は、前記突起部の側面の少なくとも一部に存在している、請求項 1に記載 のバンプ形成方法。
[5] 前記基板のうち前記配線基板に対向する面には、凹部が形成されており、
前記壁面は、前記凹部の内壁である、請求項 1に記載のバンプ形成方法。
[6] 前記凹部は、前記内壁に隣接した底面を有しており、
前記工程 (b)において、前記流動体は、前記壁面とともに前記底面に接触している 、請求項 5に記載のバンプ形成方法。
[7] 前記基板は、
前記壁面を含む壁面構成部材と、 前記壁面構成部材の前記壁面から略垂直に伸びる天板部材と から構成されてレヽる、請求項 1に記載のバンプ形成方法。
[8] 前記天板部材は、前記壁面構成部材の前記壁面に沿って褶動可能であり、
前記工程 (b)及び (c)の少なくとも一つは、前記天板部材と前記配線基板との間の ギャップを変動する工程を含む、請求項 7に記載のバンプ形成方法。
[9] 前記壁面は、前記基板上を支柱状に形成されており、 ' 前記工程 (b)において、前記基板は、前記支柱状に形成された壁面が前記電極上 に位置するように、前記配線基板に対向して配置される、請求項 1に記載のバンプ形 成方法。 '
[10] 前記支柱状に形成された壁面の幅は、前記電極の幅よりも小さい、請求項 9に記載 のバンプ形成方法。
[11] 前記電極は、前記配線基板上 アレイ状に複数個配列され、
前記支柱状に形成された壁面は、前記基板上をアレイ状に複数個形成されており 前記工程 (b)において、前記基板は、前記アレイ状に形成された壁面が前記各電 極上に位置するように、前記配線基板に対向して配置される、請求項 9に記載のバン プ形成方法。
[12] 前記工程 (d)の後、前記基板を 去する工程 (e)と、前記電極上に形成された前 記バンプを再溶融する工程 (f)とをさらに含む、請求項 9に記載のバンプ形成方法。
[13] 前記電極は、前記配線基板上を複数個配列され、
前記壁面は、前記基板上を支柱状に形成されており、
前記工程 (b)において、前記基板は、前記壁面が隣接する前記電極間に位置する ように、前記配線基板に対向して配置される、請求項 1に記載のバンプ形成方法。
[14] 前記電極は、前記配線基板上をアレイ状に複数個配列され、
前記壁面は、前記基板上を格子状に形成されており、
前記工程 (b)において、前記基板は、前記壁面が前記各電極の周辺を囲むように 、前記配線基板に対向して配置される、請求項 13に記載のバンプ形成方法。
[15] 前記電極は、前記配線基板上をアレイ状に複数個配列され、 前記壁面は、前記基板表面に十字状に形成された凹部の内壁で構成されており、 前記工程 (b)において、前記基板は、前記十字状に形成された凹部の角部が、前 記アレイの角部に配列した電極の近傍に位置するように、前記配線基板に対向して 配置される、請求項 1に記載のバンプ形成方法。 .
[16] 前記基板は、透光性基板である、請求項 1に記載のバンプ形成方法。
[17] 前記基板は、前記導電性粒子に対する濡れ性の悪レヽ基板である、請求項 1に記载 のバンプ形成方法。
[18] 前記流動体に含有されている前記気泡発生剤は、前記工程 (c)において、前記流 動体力 S加熱されたときに沸縢する材料、または、熱分解することにより ¾体を発生す る材料からなる、請求項 1に記載のバンプ形成方法。
[19] 前記工程 (c)におレ、て、前記気泡発生剤から発生した気泡は、前記基板と前記配 線基板との間に設けられた隙間 周辺部から、外部に排出されることを特徴とする請 求項 1に記載のバンプ形成方法。
[20] 前記工程 (d)の後、前記基板を除去する工程をさらに包含する、請求項 1に記載の バンプ形成方法。
[21] 請求項 1〜20の何れか一つに記載のバンプ形成方法により配線基板の電極上に バンプを形成する装置であって、
配線基板を載置するステージ 、
. 壁面が設けられた基板を保持する保持部と、
前記ステージまたは前記保持部を加熱するヒータと、
を備え、
前記ステージに载置された前記配線基板の電極を含む第 1領域の上に、導電性粒 子及び気泡発生剤を含有した流動体が供給され、
前記保持部で保持された基板が、前記壁面が前記電極近傍に位置するように、前 記配線基板に対向して配置され、
前記ヒータにより前記流動体が加熱されて、該流動体中に含有する前記気泡発生 剤力 発生した気泡により前記流動体が前記電極上に自己集合し、
前記ヒータにより前記流動体が加熱されて、前記電極上に自己集合した前記流動 体中に含有する前記導電粒子が溶融することによって、前記電極上にバンプが形成 される、バンプ形成装置。
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