WO2023277083A1 - はんだバンプ形成方法 - Google Patents
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- the present disclosure relates to a solder bump formation method.
- flip-chip mounting has become known as one of the methods for high-density mounting of electronic components.
- solder bumps are formed in advance on electrodes provided on one circuit member, and the electrodes of one circuit member and the electrodes of the other circuit member are joined by melting the solder bumps. Thereby, a connection structure between the circuit members is formed.
- solder bump formation method As a technique for forming solder bumps on electrodes, for example, there is a solder bump formation method described in Patent Document 1.
- a positioning plate having a plurality of recesses corresponding to the mutual intervals of the electrodes of the substrate is prepared, and solder particles are arranged in each recess of the positioning plate.
- a transfer roll having an adhesive surface on the outer peripheral surface is rolled on the surface of the positioning plate to transfer the solder particles to the adhesive surface of the transfer roll. Then, by rolling the transfer roll on the electrode of the substrate provided with the adhesive, the solder particles are transferred from the transfer roll to the electrode of the substrate.
- the heights of the solder balls protruding from the concave portions of the positioning plate are uniform from the viewpoint of ensuring the reliability of the transfer of the solder particles to the electrodes. is preferred.
- minute solder particles that are used for connecting electrodes at micro-level intervals it is difficult to align the shape of the solder particles, and the transfer of the solder particles to the electrodes cannot be ensured. The problem was that it was difficult to secure the collateral.
- the present disclosure has been made to solve the above problems, and an object of the present disclosure is to provide a solder bump formation method that can ensure the reliability of transferring solder particles to electrodes even if the shape of the solder particles is not uniform. .
- a solder bump formation method is a solder bump formation method for forming a solder bump on an electrode of a circuit member, which has a plurality of recesses, and a constituent part of the recess deforms at the melting point of solder particles.
- solder particles are held in a plurality of concave portions of the solder bump forming member, and heat and pressure are applied together with the electrodes to be transferred, thereby forming solder bumps on the electrodes.
- the portion forming the recess in the solder bump forming member has a deformable portion that is deformable at the melting point of the solder particles.
- the electrode may be heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the solder particles while the electrode is pressed against the solder bump forming member. In this case, since the solder particles are melted and the deformed portion is deformed while the solder particles are sandwiched between the electrodes and the solder bump forming members, displacement of the solder bumps formed on the electrodes can be suppressed. Therefore, it is possible to form the solder particles at the target positions on the electrodes with higher accuracy.
- a single solder particle may be placed in each of the plurality of recesses.
- solder particles having a relatively large particle size can be transferred to the electrode with a certain degree of certainty.
- a plurality of solder particles may be arranged in each of the plurality of recesses. In this case, it becomes easy to adjust the volume of the solder particles held in the recesses, and it becomes easy to adjust the size and height of the solder bumps formed on the electrodes within a certain range. Moreover, the probability of contact between the electrodes and the solder particles can be increased, and solder bumps can be formed on the electrodes more reliably.
- solder particles V The value may be 20% or less. As a result, it is possible to sufficiently secure conduction reliability and insulation reliability in connection of circuit members using solder bumps.
- the average particle size of the solder particles may be 1 ⁇ m to 35 ⁇ m. When using fine solder particles in such a range, it is generally difficult to align the shape of the solder particles. can be guaranteed.
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a solder bump forming member according to an embodiment of the present disclosure
- FIG. (a) and (b) are diagrams schematically showing an example of a configuration of a solder bump forming apparatus.
- FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of a connection structure; 4 is a flow chart showing an example of a method of forming solder bumps;
- FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a process of forming solder bumps;
- FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 5;
- FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 6;
- FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 7
- FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 8
- (a) to (c) are schematic cross-sectional views showing modifications of the solder bump forming member.
- (a) and (b) are schematic main-part enlarged cross-sectional views showing modifications of solder particles.
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a solder bump forming member according to one embodiment of the present disclosure.
- a solder bump forming member 1 shown in FIG. 1 is a member used, for example, when solder bumps are formed on electrodes of a circuit member.
- the solder bump forming member 1 has a body portion 2 .
- the body portion 2 has, for example, a rectangular shape in a plan view, and has a first surface 2a and a second surface 2b opposite to the first surface 2a.
- a plurality of recesses 3 for holding solder particles S1 are provided on the first surface 2a side of the main body 2.
- These concave portions 3 can be formed using known methods such as imprinting, photolithography, machining, and laser processing.
- the depressions 3 can be formed with high precision in a relatively short process by pressing a desired mold.
- the size (width, volume, depth, etc.) of the recess 3 is appropriately set according to the size of the solder particles S1.
- the planar shape of the recess 3 is, for example, circular.
- the planar shape of the recess 3 may be a circular shape, or various other shapes such as an ellipse, a triangle, a quadrangle, and a polygon.
- the cross-sectional shape of the recess 3 is rectangular in the example of FIG.
- the cross-sectional shape of the concave portion 3 may be tapered such that the opening area expands from the bottom surface 3b side toward the opening surface side (first surface 2a side).
- the bottom surface 3b of the recess 3 is not limited to a flat surface, and may be, for example, a concave curved surface.
- an alignment mark 4 may be provided on the first surface 2a side of the body portion 2 .
- the alignment mark 4 is formed by, for example, an uneven shape provided on the first surface 2a of the main body 2, printing with ink or pigment, printing of an inorganic material by plating or sputtering, baking with laser, or the like.
- the alignment mark 4 has, for example, a circular shape, a double circular shape, a multiple circular shape, a triangular shape, a rectangular shape, a polygonal shape, or a multiple polygonal shape thereof in plan view.
- the alignment mark 4 may be made of a magnetic material or a material that absorbs, reflects, or diffracts electromagnetic waves, and the shape in this case is not particularly limited.
- One or more alignment marks 4 may be provided on the side of the first surface 2a, but by providing a plurality of alignment marks 4, it is possible to further improve the accuracy of alignment. Further, the alignment mark 4 may be further provided on the second surface 2b side of the body portion 2, for example, when the body portion 2 is transparent.
- the body portion 2 may be configured to include a deformable portion 6 including the first surface 2a and a base portion 7 that configures the second surface 2b side.
- the deformable portion 6 is a portion that constitutes at least the first surface 2a side of the recessed portion 3, and extends from the first surface 2a in the depth direction of the recessed portion 3 with a thickness of 1/3 or more of the depth D of the recessed portion 3. It may be provided, may be provided with a thickness of 1/2 or more, or may be provided with a thickness of 2/3 or more. In the example of FIG. 1, the thickness T of the deformed portion 6 is equal to the depth D of the concave portion 3 .
- the entire partition wall 8 separating the adjacent recesses 3, 3 serves as the deformed portion 6, and the inner wall surface 3a of the recess 3 is formed by the deformed portion 6, while the bottom surface 3b of the recess 3 is formed by the base portion 7. consists of
- the width of the partition wall 8 (the distance between the adjacent recesses 3, 3) is not particularly limited, but can be, for example, 0.1 times or more the average particle diameter of the solder particles held in the recesses 3. .
- the width of the partition wall 8 may be 0.2 times or more, or 0.3 times or more the average particle diameter of the solder particles held in the recesses 3 .
- the distance between the recesses 3, 3 is defined by the shortest distance between the opening edge of one recess 3 and the opening edge of the other recess 3, for example.
- the deformable portion 6 is formed of an elastic body 9 that is deformable at the melting point of the solder particles S1 held in the recess 3, for example. For this reason, the deformable portion 6 is elastically deformable in the direction of compression when the electrode to be formed is pressed against it during solder bump formation.
- the melting point of the solder particles S1 here means that an endothermic peak occurs first when DSC measurement is performed using a DSC (differential scanning calorimeter) at a heating rate of 10° C./min in a He gas flow. temperature.
- the bulk elastic modulus of the elastic body 9 at the melting point of the solder particles S1 may be, for example, 0.5 GPa or more and 5 GPa or less.
- the bulk elastic modulus of the elastic body 9 at the melting point of the solder particles S1 may be, for example, 0.5 GPa or more and 3 GPa or less, or may be 0.8 GPa or more and 2 GPa or less.
- Examples of the elastic body 9 forming the deformable portion 6 include a photocurable material, a thermosetting material, and a thermoplastic material.
- Examples of the elastic body 9 forming the deformable portion 6 include resin, polymer, rubber, elastomer, and mixtures thereof.
- the elastic body 9 constituting the deformation portion 6 may be polyethylene terephthalate (volume modulus at melting point: 0.6 GPa) or acrylic (melting point: 0.6 GPa). Bulk modulus: 1 GPa) and PMMA (bulk modulus at melting point: 1 GPa) can be used.
- solder particles S1 is SnAgCu (melting point: 217° C.)
- polyimide volume modulus at melting point: 1 GPa
- the elastic body 9 forming the deformable portion 6 can be used as the constituent material of the solder particles S1 .
- the base portion 7 is a portion that constitutes the second surface 2b side of the main body portion 2 .
- the base portion 7 is made of a material having a bulk elastic modulus higher than that of the deformation portion 6 at the melting point of the solder particles S1. Therefore, the base portion 7 contributes to the shape retention of the solder bump forming member 1 when solder bumps are formed.
- the bulk elastic modulus of the base portion 7 at the melting point of the solder particles S1 is, for example, 1 GPa or more.
- the bulk elastic modulus of the base portion 7 at the melting point of the solder particles S1 may be, for example, 3 GPa or more, or may be 5 GPa or more.
- constituent materials of the base portion 7 include inorganic materials such as silicon, various ceramics, glass, and stainless steel, and organic materials such as various resins. Further, the constituent material of the base portion 7 may be a material having high light transmittance. Examples of such materials include polyethylene terephthalate, transparent (colorless) polyimide, and polyamide. The constituent material of the base portion 7 may be a heat-resistant material that does not deteriorate at the melting point of the solder particles S1. The constituent material of the base portion 7 may be a material that does not change by alloying or reacting with the material that constitutes the solder particles S1.
- the constituent material of the base portion 7 for example, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, vinyl chloride resin, polystyrene, polyethylene polyphenylene sulfide, polycarbonate, etc. can be used as long as they are in the form of a flexible film. Moreover, from the viewpoint of improving the handleability of the base portion 7, deformation can be suppressed by increasing the thickness of the above-mentioned material. In addition, from the viewpoint of improving the positional accuracy when transferring the solder particles S1 onto the electrode, it is possible to use engineering plastics, super engineering plastics, materials obtained by compounding fillers and fibers with general-purpose plastics mentioned above, and inorganic materials. can be done. For example, polyamide, polyacetal, polycarbonate, polyphenylene sulfide, polyimide, polyetherimide, polyamideimide, polysulfone, polyetheretherketone and the like can be used.
- the constituent material of the solder particles S1 is SnBi (melting point: 139° C.)
- the constituent material of the base portion 7 is, for example, glass (volume modulus at melting point: 40 GPa), silicon wafer (volume modulus at melting point: 40 GPa) and stainless steel (bulk modulus at melting point: 165 GPa) can be used.
- the constituent material of the solder particles S1 is SnAgCu (melting point: 217° C.)
- the constituent material of the base portion 7 is, for example, glass (volume modulus at melting point: 40 GPa), silicon wafer (volume modulus at melting point: 40 GPa), stainless steel (volume modulus at melting point: 165 GPa), and aluminum (volume modulus at melting point: 75 GPa) can be used.
- the deformation portion 6 and the base portion 7 may be made of the same material system.
- the bulk modulus can be adjusted by varying the degree of cross-linking, adding reinforcing materials such as fillers and fibers, and kneading other materials.
- the deformable portion 6 may be made of a thermosetting epoxy resin
- the base portion 7 may be made of the thermosetting epoxy resin added with glass fiber to reinforce the bulk elastic modulus.
- the deformable portion 6 may be made of a photocurable acrylic resin
- the base portion 7 may be made of polyethylene terephthalate.
- concave portions 3 can be formed in the photocurable acrylic resin by applying an uncured photocurable acrylic resin to a stamper having convex shapes, irradiating light while pressing polyethylene terephthalate, and then removing the stamper. . With this method, the body portion 2 having the continuous roll-shaped concave portion 3 can be obtained.
- the degree of cross-linking can be adjusted, and the bulk elastic modulus can be adjusted.
- the base portion 7 may be made of an inorganic material.
- the deformable portion 6 may be made of a photocurable acrylic resin (volume modulus: 0.1 GPa), and the base portion 7 may be made of glass (volume modulus: 40 GPa).
- a sufficient bulk elastic modulus at the melting point of the base portion 7 can be ensured, and the alignment marks 4 can be used to improve the positional accuracy when the solder particles S1 are transferred to the electrodes.
- the base portion 7 is unlikely to be deformed, so that the distortion and elongation of the main body portion 2 as a whole can be suppressed. Also, it is possible to use the main body 2 repeatedly.
- the base portion 7 is made of a silicon wafer and a photosensitive material is used to form the deformation portion 6, the formation of the concave portion 3 is facilitated.
- a photosensitive material for example, acrylic, epoxy, polyimide, or a mixture thereof can be used as the photosensitive material.
- the bulk elastic modulus K of the deformation portion 6 and the base portion 7 can be measured by, for example, a mechanical test method, a resonance method, or an ultrasonic pulse method.
- a nanoindenter and a surface hardness tester are used.
- a heating stage is attached to a surface hardness tester (manufactured by Fischer Instruments), the deformation portion 6 and the base portion 7 are placed on the heating stage, the stage is heated, and the deformation portion 6 and the base portion 7 are heated to a predetermined temperature. do.
- the bulk modulus can be calculated by bringing an indenter into contact with the surface of the object to be measured and obtaining a stress-strain curve.
- solder particles S1 are individually held in each of the plurality of recesses 3.
- the solder particles S1 in the recesses 3 are in contact with at least the bottom surface 3b of the recesses 3.
- Solder particles S1 in recess 3 may be in contact with inner wall surface 3a of recess 3 .
- all the solder particles S1 are positioned within the recesses 3, and the tops of the solder particles S1 do not protrude outside the opening surfaces of the recesses 3.
- D is the depth of the concave portion 3
- H is the height of the solder particles S1 (the height from the bottom surface 3b)
- the ratio of the height of the solder particles S1 to the depth D of the concave portion 3 is not particularly limited, but considering the amount of deformation of the deformable portion 6 in the compression direction, it may be 0.3 to 1.5, for example. By setting the ratio to 0.3 or more, it is possible to more reliably bring the electrode and the solder particles S1 into contact when the electrode is pressed. By setting the ratio to 1.5 or less, it is possible to suitably prevent the solder particles S1 from dropping out of the recesses 3 . In addition, it is possible to prevent the solder particles S1 from protruding from the concave portions 3 during transfer, and to prevent the solder particles S1 from bonding to each other between the adjacent concave portions 3,3.
- the ratio of the height of the solder particles S1 to the depth D of the recesses 3 may be 0.5-1.2, or may be 0.6-1.
- the solder particles S1 contain, for example, tin or a tin alloy.
- Tin alloys include, for example, In—Sn alloy, In—Sn—Ag alloy, Sn—Au alloy, Sn—Bi alloy, Sn—Bi—Ag alloy, Sn—Ag alloy, Sn—Ag—Cu alloy, Sn—Cu alloys and the like.
- the solder particles S1 may contain indium or an indium alloy. Examples of indium alloys include In--Bi alloys and In--Ag alloys.
- the solder particles S1 may contain one or more elements selected from Ag, Cu, Ni, Bi, Zn, Pd, Pb, Au, Sb, Ge, Mn, Co, Si, Al, P and B.
- the solder particles S1 may contain Ag or Cu among the above elements from the viewpoint of obtaining good conduction reliability. By including Ag or Cu in the solder particles S1, the melting point of the solder particles S1 can be lowered to about 220° C., and the bonding strength with the electrode can be improved.
- the average particle size of the solder particles S1 is, for example, 35 ⁇ m or less.
- the average particle size of the solder particles S1 may be 30 ⁇ m or less, 25 ⁇ m or less, 20 ⁇ m or less, or 15 ⁇ m or less.
- the average particle size of the solder particles S1 is, for example, 1 ⁇ m or more.
- the average particle size of the solder particles S1 may be 2 ⁇ m or more, 3 ⁇ m or more, or 5 ⁇ m or more.
- the average particle size of the solder particles S1 can be measured using various methods according to the size. Examples of measurement methods include dynamic light scattering method, laser diffraction method, centrifugal sedimentation method, electrical detection band method, resonance mass measurement method, and the like. Other measurement methods include a method of measuring particle size based on images obtained by an optical microscope, an electron microscope, or the like. Specific devices include flow-type particle image analyzers, microtracks, coulter counters, and the like.
- the average particle diameter of the solder particles S1 is the projected area circle equivalent diameter (a circle having an area equal to the projected area of the particles) when the solder particles S1 are observed from the direction perpendicular to the first surface 2a of the solder bump forming member 1. diameter). When a single solder particle S1 is arranged in each of the plurality of recesses 3, the size (average particle diameter) of the solder particle S1 may be uniform.
- the C.I. of solder particles S1 V is a value calculated by dividing the standard deviation of the particle size measured by the method described above by the average particle size and multiplying by 100.
- the C.I. V. The value may be 20% or less from the viewpoint of achieving better electrical conductivity reliability and insulation reliability.
- C. of solder particles S1. V. The value may be 10% or less, or 7% or less.
- the lower limit of the value is not particularly limited.
- the C.I. V. The value may be 1% or more, or 2% or more.
- solder bump forming member Although one embodiment of the solder bump forming member has been described above, the solder bump forming member of the present disclosure is not limited to the above embodiment. [Solder bump forming equipment]
- FIGS. 2(a) and 2(b) are schematic diagrams showing an example of the configuration of a solder bump forming apparatus.
- FIG. 2(a) is a side view
- FIG. 2(b) is a plan view.
- the solder bump forming apparatus 11 includes a horizontally displaceable stage 12, a first supply section 13 for supplying the solder bump forming members 1, A second supply unit 14 for supplying the circuit member 21 , imaging devices 15 A and 15 B, and a heating and pressurizing head 16 are provided.
- the solder bump forming apparatus 11 electrically connects the circuit member 21 on which the solder bump S2 is formed to another circuit member 31 as a post-process of forming the solder bump S2 (see FIG. 9). It has a function of forming a connection structure 41 (see FIG. 3).
- the solder bump forming apparatus 11 further includes a third supply section 17 for supplying another circuit member 31 .
- the operation of the solder bump forming device 11 is controlled by a controller (not shown).
- the function of forming the connection structure 41 may not necessarily be integrated with the solder bump forming apparatus 11, and may be configured as an independent apparatus.
- the stage 12 has a mounting area R1 on which the circuit member 21 supplied from the second supply unit 14 is mounted, a first implementation area (implementation area) R2 on which the solder bumps S2 are formed, A second implementation region R3 is provided in which the formation of the connection structure 41 is implemented.
- the imaging devices 15A and 15B are parts for reading the alignment marks 4 of the solder bump forming member 1 and the alignment marks (not shown) of the circuit members 21 and 31 .
- the imaging device 15A is arranged on the front surface side of the stage 12 (the setting surface side of the first implementation region R2 and the second implementation region R3), and the imaging device 15B is arranged on the rear surface side of the stage 12.
- the imaging device 15B may be incorporated in the stage 12.
- the stage 12 is displaced according to the results of reading the alignment marks by the imaging devices 15A and 15B to align the solder bump forming member 1 and the circuit member 21, and position the circuit member 21A with solder bumps and the circuit member 31. carry out
- the heating and pressurizing head 16 is a part that performs heating and pressurization in the first implementation region R2 and the second implementation region R3.
- the heating and pressurizing head 16 has a suction function, and transfers the circuit member 21 from the placement area R1 to the first implementation area R2 and transfers the circuit member 21 from the first implementation area R2 to the second implementation area R3. Transfer of the circuit member 21A with solder bumps and transfer of the obtained connection structure 41 are carried out.
- the heating and pressurizing head 16 is configured to be vertically movable with respect to the stage 12, and is lowered toward the stage 12 to heat and pressurize when forming the solder bumps S2 and to form the connection structure 41. Carry out heating and pressurization when doing.
- solder bump forming apparatus Although one embodiment of the solder bump forming apparatus has been described above, the solder bump forming apparatus of the present disclosure is not limited to the above embodiment. [Connection structure]
- FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of the connection structure.
- the connection structure 41 is configured by electrically connecting the electrodes 22 of one circuit member 21 and the electrodes 32 of the other circuit member 31 via solder bumps S2.
- the space between one circuit member 21 and the other circuit member 21 is filled with an underfill material 42 whose main ingredient is, for example, epoxy resin.
- the underfill material 42 is formed to cover the electrodes 22 and 32 and the solder bumps S2 between the electrodes 22 and 32, for example.
- connection structure 41 includes connection portions for semiconductor memories, semiconductor logic chips, etc., connection portions for primary and secondary mounting of semiconductor packages, junctions for CMOS image elements, laser elements, LED light emitting elements, and the like. devices such as cameras, sensors, liquid crystal displays, personal computers, mobile phones, smart phones, and tablets using
- circuit members 21 and 31 include IC chips (semiconductor chips), resistor chips, capacitor chips, chip parts such as driver ICs, and rigid package substrates. These circuit members have circuit electrodes, and generally have a large number of circuit electrodes.
- the substrate having a plurality of electrodes on its surface include wiring substrates such as flexible tape substrates having metal wiring, flexible printed wiring boards, and glass substrates on which indium tin oxide (ITO) is deposited.
- ITO indium tin oxide
- the electrodes 22 and 32 include copper, copper/nickel, copper/nickel/gold, copper/nickel/palladium, copper/nickel/palladium/gold, copper/nickel/gold, copper/palladium, copper/palladium/ Electrodes of gold, copper/tin, copper/silver, indium tin oxide, and the like.
- the electrodes 22 and 32 can be formed using techniques such as electroless plating, electrolytic plating, sputtering, and etching of metal foil.
- connection structure of the present disclosure is not limited to the above embodiment. [Method of forming solder bumps]
- FIG. 4 is a flow chart showing an example of a solder bump formation method.
- the flow chart shown in the figure shows the process of forming the solder bumps S2 using the solder bump forming apparatus 11 described above, and the process of forming the connection structure 41 subsequent to the formation of the solder bumps S2 is also shown. The details of each process involved will be described with reference to FIGS. 5 to 9 as appropriate.
- step S01 one circuit member 21 and solder bump forming member 1 are supplied toward the first implementation region R2 (step S01).
- step S01 the solder bump forming member 1 is supplied from the first supply section 13 to the first implementation region R2 so that the concave portion 3 faces upward.
- the circuit member 21 is supplied from the second supply section 14 to the placement region R1 so that the electrodes 22 face downward.
- step S02 the solder particles S1 held in the recesses 3 and the electrodes 22 of the circuit member 21 are arranged to face each other (step S02).
- step S02 the stage 12 is displaced while the circuit member 21 is attracted to the heating and pressurizing head 16, and as shown in FIG. .
- the position of the alignment mark 4 on the side of the solder bump forming member 1 is confirmed by the imaging device 15A, and the position of the alignment mark on the side of the circuit member 21 is confirmed by the imaging device 15B.
- the solder particles S1 and the electrodes 22 of the circuit member 21 are aligned.
- step S03 as shown in FIG. 6, the circuit member 21 sucked to the heating and pressurizing head 16 is lowered toward the solder bump forming member 1 on the stage 12, and the electrodes 22 are pressed against the solder particles S1. Heat up.
- the heating and pressurizing head 16 is moved while the electrode 22 is pressed against the solder bump forming member 1 side. It may be heated to a temperature higher than the melting point of the solder particles S1 (for example, about 130° C.
- the heating and pressurizing head 16 may be heated to a temperature higher than the melting point of the solder particles S1 (for example, about 130° C. to 260° C.), and then the electrodes 22 may be pressed against the solder bump forming member 1 side.
- the solder bumps S2 can be formed only on the electrodes 22, and formation of bridges by solder between the adjacent electrodes 22, 22 can be suppressed.
- the pressing force of the electrode 22 against the solder bump forming member 1 by the heating and pressurizing head 16 is, for example, 0.1 MPa to 600 MPa.
- This applied pressure may be 1 MPa to 300 MPa, or may be 10 MPa to 100 MPa.
- the solder particles S1 held in each of the plurality of recesses 3 of the solder bump forming member 1 may be in a state in which they do not protrude outside the opening surface of the recesses 3. Therefore, when the electrode 22 is brought into contact with the first surface 2a of the solder bump forming member 1, the electrode 22 is in contact with the solder particles S1 in the recess 3 that do not protrude outside the opening surface of the recess 3. do not.
- the heating and pressurizing head 16 is heated to a temperature higher than the melting point of the solder particles S1, as shown in FIG. partition wall 8) is deformed in the direction of compression. As a result, the electrodes 22 enter the recesses 3 and the solder particles S1 come into contact with the electrodes 22, and the solder bumps S2 are transferred onto the electrodes 22 by the melting of the solder particles S1.
- the heating and pressurizing head 16 is not heated. Even in this state, the elastic body 9 can be deformed to bring the electrode 22 and the solder particles S1 into contact with each other. After the electrodes 22 and the solder particles S1 are brought into contact with each other, the heating and pressurizing head 16 is heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the solder particles S1, whereby the solder bumps S2 are transferred onto the electrodes 22 by melting the solder particles S1. .
- the heating and pressing by the heating and pressing head 16 are stopped. Thereafter, as shown in FIG. 7, the heating and pressurizing head 16 is lifted together with the circuit member 21, and the electrodes 22 of the circuit member 21 and the solder on the electrodes 22 are applied while the circuit member 21 is separated from the solder bump forming member 1. As shown in FIG. Bump S2 is cooled. As a result, the electrodes 22 and the solder bumps S2 formed by melting the solder particles S1 are fixed and electrically connected to each other. A circuit member 21A with solder bumps is obtained by electrical connection between the electrodes 22 and the solder bumps S2.
- this method of forming solder bumps includes the steps of preparing a solder bump forming member having a plurality of recesses and having deformable portions in which the constituent portions of the recesses are deformable at the melting point of the solder particles; a step of arranging the solder particles held in the recesses of the bump forming member so as to face the electrode; a step of heating the electrode to a temperature equal to or higher than the melting point of the solder particles; and a step of pressing the electrode against the solder bump forming member.
- the electrode is pressed and heat is applied, the deformed portion is deformed, and the solder particles held in the concave portion can be exposed to the electrode side. Therefore, even if the shape of the solder particles is not uniform, the reliability of transfer of the solder particles to the electrodes can be ensured.
- the atmosphere during heating and pressurization in step S03 may be a deoxidizing atmosphere.
- the deoxidizing atmosphere may be, for example, an inert gas atmosphere using nitrogen, argon, or the like, or a vacuum atmosphere.
- a reflow furnace under a nitrogen atmosphere
- a vacuum reflow furnace that is generally used in the solder bonding process
- a conveyor type reflow furnace under a nitrogen atmosphere, a batch type (chamber type) reflow furnace, or the like can be used.
- step S02 or between steps S02 and S03 a step of exposing at least one of the solder particles S1 and the electrodes 22 to a reducing atmosphere may be further provided.
- a step of exposing at least one of the solder particles S1 and the electrodes 22 to a reducing atmosphere may be further provided.
- the process of step S03 may be performed in a reducing atmosphere.
- hydrogen gas, hydrogen radicals, formic acid gas, etc. can be used to form the reducing atmosphere.
- a hydrogen reduction furnace, a hydrogen reflow furnace, a hydrogen radical furnace, a formic acid furnace, a vacuum furnace of these, a continuous furnace, a conveyor furnace, or the like can be used.
- connection structure 41 is formed.
- the other circuit member 31 is supplied toward the second implementation region R3 (step S04).
- the circuit member 31 is supplied from the third supply unit 17 to the second implementation region R3 so that the electrode 32 faces upward.
- An underfill material 42 may be arranged so as to cover the electrodes 32 in the circuit member 31 supplied to the second implementation region R3.
- step S05 the circuit member 21A with solder bumps and the circuit member 31 are arranged to face each other (step S05).
- step S05 as shown in FIG. 8, the stage 12 is displaced while the circuit member 21A with solder bumps is attracted to the heating and pressurizing head 16, and the circuit member 21A with solder bumps is placed on the second implementation area R3. do.
- the position of the alignment mark on the circuit member 31 side is confirmed by the imaging device 15A, and the position of the alignment mark on the circuit member 21A with solder bumps is confirmed by the imaging device 15B. and the electrode 32 of the circuit member 31 are aligned.
- step S06 the circuit member 21 and the circuit member 31 are heated and pressurized through the solder bumps S2 (step S06).
- step S06 as shown in FIG. 9, the circuit member 21A with solder bumps sucked by the heating and pressurizing head 16 is lowered toward the circuit member 31 on the stage 12, and the electrodes 22 of the circuit member 21A with solder bumps and the circuit are separated.
- the solder bump S2 By sandwiching the solder bump S2 between the electrode 32 of the member 31 and heating the heating and pressurizing head 16 to a temperature higher than the melting point of the solder particle S1 (for example, about 130° C. to 260° C.), the solder bump is formed between the electrodes 22 and 32. S2 may be melted.
- the electrodes 22 of the circuit member 21A with solder bumps and the electrodes 32 of the circuit member 31 are connected to solder bumps.
- Solder bump S2 may be melted between electrodes 22 and 32 by sandwiching S2.
- the pressure applied to the circuit member 21 and the circuit member 31 by the heating and pressure head 16 can be made equal to the pressure used in step S03.
- the heating and pressurization by the heating and pressurizing head 16 are stopped, and the heating and pressurizing head 16 is raised without attracting the circuit member 21 .
- the electrode 22 of the circuit member 21, the electrode 32 of the circuit member 31, and the solder bump S2 between the electrodes 22, 32 are cooled.
- the electrodes 22, 32 and the solder bumps S2 are fixed, and the circuit members 21, 31 are electrically connected to each other.
- the connection structure 41 shown in FIG. 3 is obtained.
- the obtained connection structure 41 is adsorbed to the heating/pressurizing head 16 and transferred to a predetermined placement area to complete the process (step S07).
- Step S06 may also include a step of exposing at least one of the solder bumps S2 and the electrodes 22, 32 to a reducing atmosphere.
- a reducing atmosphere for example, hydrogen gas, hydrogen radicals, formic acid gas, or the like can be used to form the reducing atmosphere, as in step S03.
- a hydrogen reduction furnace, a hydrogen reflow furnace, a hydrogen radical furnace, a formic acid furnace, a vacuum furnace of these, a continuous furnace, a conveyor furnace, or the like can be used.
- a material having a reducing action can also be used.
- a flux material or material containing a flux component can be placed near the solder bumps S2 and the electrodes 22,32.
- the flux material and the material containing the flux component pastes, films, etc. containing these materials can be used.
- Pastes and films containing flux components may contain thermosetting materials.
- the thermosetting component is cured at the same time as the solder bumps S2 are melted, and the circuit members 21 and 31 can be fixed together. Curing of the thermosetting material may be performed by heating again in a post-process, separately from heating for melting the solder bumps S2.
- solder bump forming method the solder particles S1 are held in the plurality of concave portions 3 of the solder bump forming member 1, and by applying heat and pressure together with the electrodes 22 to be transferred, the electrodes 22 are formed.
- a solder bump S2 may be formed thereon.
- the constituent portion of the concave portion 3 in the solder bump forming member 1 is formed by the deformable portion 6 that is deformable at the melting point of the solder particles S1.
- the deformation portion 6 is deformed, and the solder particles S1 held in the recesses 3 can be exposed to the electrode 22 side. Therefore, in this solder bump forming method, the reliability of transfer of the solder particles S1 to the electrodes 22 can be ensured even if the shapes of the solder particles S1 are not uniform.
- the elastic body 9 having a bulk elastic modulus of 0.5 GPa or more and 5 GPa or less at the melting point of the solder particles S1 constitutes the deformation portion 6 .
- the bulk elastic modulus of the deformable portion 6 By setting the bulk elastic modulus of the deformable portion 6 to 5 GPa or less, when the electrode 22 is pressed against the first surface 2a side and heat is applied, the deformable portion 6 is sufficiently deformed, and the solder held in the recess 3 Particles S1 can be more reliably exposed to the electrode side.
- the bulk elastic modulus of the deformable portion 6 to 0.5 GPa or more, the shape retention of the concave portion 3 can be maintained, and the holding performance of the solder particles S1 during transfer can be ensured.
- the solder particles S1 are heated to a temperature equal to or higher than the melting point while the electrodes 22 are pressed against the first surface 2a of the solder bump forming member 1.
- FIG. 1 the solder particles S1 are melted and the deformation portion 6 is deformed while the solder particles S1 are sandwiched between the electrodes 22 and the solder bump forming member 1, so that the solder bumps S2 formed on the electrodes 22 are deformed. Positional deviation can be suppressed. Therefore, it is possible to form the solder particles S1 at the target position on the electrode 22 with higher accuracy.
- solder particles S1 are arranged singly in each of the plurality of recesses 3. As a result, the solder particles S1 having a relatively large particle size can be transferred to the electrodes 22 with a certain degree of certainty.
- the average particle size of the solder particles S1 is 1 ⁇ m to 35 ⁇ m.
- it is generally difficult to align the shape of the solder particles S1. can guarantee the certainty of transcription.
- the deformation portion 6 is provided with a thickness corresponding to the depth of the recess 3 from the first surface 2a toward the second surface 2b. is not limited to
- the thickness T of the deformation portion 6 may be smaller than the depth D of the recess 3, as in a solder bump forming member 1A shown in FIG.
- the deformed portion 6 is formed only on the first surface 2a side of the partition wall portion 8 separating the adjacent concave portions 3,3.
- the first surface 2a side of the inner wall surface 3a of the recessed portion 3 is formed by the deformation portion 6, while the second surface 2b side of the inner wall surface 3a of the recessed portion 3 and the bottom surface 3b of the recessed portion 3 are formed by the base portion 7.
- FIG. 1 the first surface 2a side of the inner wall surface 3a of the recessed portion 3 is formed by the deformation portion 6, while the second surface 2b side of the inner wall surface 3a of the recessed portion 3 and the bottom surface 3b of the recessed portion 3 are formed by the base portion 7.
- the thickness T of the deformation portion 6 is made smaller than the depth D of the recess 3 as in the example of FIG. It may protrude from the interface toward the first surface 2a. That is, the height H of the solder particles S1 may satisfy H>DT with respect to the depth D of the concave portion 3 and the thickness T of the deformed portion 6. FIG. By doing so, it is possible to ensure reliable contact between the solder particles S1 and the electrodes 22 when the deformation portion 6 is deformed.
- the deformable portion 6 does not extend beyond the depth of the recess 3 from the first surface 2a. It may be provided with a thickness of 1/2 or more of the depth D of the recess 3 in the depth direction. In this case, the deformation portion 6 may be provided with a thickness of 3/5 or more of the depth D of the recess 3 in the depth direction of the recess 3 from the first surface 2a, or a thickness of 4/5 or more. It may be provided at
- the thickness T of the deformed portion 6 may be larger than the depth D of the recessed portion 3, for example, like the solder bump forming member 1B shown in FIG. 10(b).
- the entire partition wall 8 that separates the adjacent recesses 3 and 3 serves as the deformed portion 6 , and both the inner wall surface 3 a and the bottom surface 3 b of the recessed portion 3 are formed of the deformed portion 6 .
- the interface between the deformable portion 6 and the base portion 7 can be set at an arbitrary position between the bottom surface 3b of the recess 3 and the second surface 2b. For example, like a solder bump forming member 1C shown in FIG.
- none of the solder particles S1 protrude outward from the opening surface of the recess 3, but the present disclosure does not require the heights of the solder particles S1 in the recess 3 to be uniform. Some or all of the solder particles S1 may protrude outward from the opening surface of the recess 3 in order to ensure the transfer of the solder particles S1 to the recess 3 with certainty. That is, as shown in FIG. 11A, the height H of some or all of the solder particles S1 may satisfy H>D with respect to the depth D of the recesses 3 .
- a single solder particle S1 is arranged in each of the plurality of recesses 3, but a plurality of solder particles S1 may be arranged in each of the plurality of recesses 3.
- a plurality of solder particles S1 having an average particle size smaller than that in the example of FIG.
- the volume of the solder particles S1 held in the recesses 3 can be easily adjusted, and the size and height of the solder bumps S2 formed on the electrodes 22 can be easily adjusted within a certain range.
- the probability of contact between the electrodes 22 and the solder particles S1 can be increased, and the formation of the solder bumps S2 on the electrodes 22 can be performed more reliably.
- the C.I. V. The value may be 20% or less. As a result, it is possible to sufficiently secure conduction reliability and insulation reliability in connecting the circuit members 21 and 31 using the solder bumps S2.
- the force acting between the solder particles S1 and the partition wall portion 8 (for example, an intermolecular force such as van der Waals force) is greater than the gravity acting on the solder particles S1. is considered to be large. Therefore, the solder particles S1 can remain in the recesses 3 even when the recesses 3 are directed downward.
- the solder particles S1 have a flat portion on the outer surface and the flat portion is in contact with the inner wall surface 3a or the bottom surface 3b of the recess 3, the solder particles S1 can be more preferably prevented from falling out of the recess 3.
- Solder bump forming members 1, 1A to 1C... Solder bump forming members, 3... Concave portions, 6... Deformable parts, 9... Elastic bodies, 21... Circuit members, 22... Electrodes, S1... Solder particles, S2... Solder bumps.
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Abstract
このはんだバンプ形成方法は、複数の凹部３を有し、当該凹部３の構成部分がはんだ粒子Ｓ１の融点において変形可能な変形部６を有するはんだバンプ形成用部材１を用意する工程と、当該はんだバンプ形成用部材１の凹部３に保持されたはんだ粒子Ｓ１を電極２２と対向配置する工程と、電極２２をはんだ粒子Ｓ１の融点以上の温度に加熱する工程と、電極２２をバンプ形成用部材１に押し当てる工程と、を備え、変形部６を変形させることで凹部３に保持されたはんだ粒子Ｓ１を電極２２に接触させ、はんだ粒子Ｓ１を電極２２に転写してはんだバンプＳ２を形成する。
Description
本開示は、はんだバンプ形成方法に関する。
近年、電子部品を高密度実装する手法の一つとして、フリップチップ実装が知られている。フリップチップ実装では、例えば一方の回路部材に設けられた電極に予めはんだバンプを形成し、一方の回路部材の電極と他方の回路部材の電極とをはんだバンプの溶融によって接合する。これにより、回路部材同士の接続構造体が形成される。
電極にはんだバンプを形成する技術としては、例えば特許文献１に記載のはんだバンプ形成方法がある。この従来のはんだバンプ形成方法では、基板の電極の相互間隔に対応して複数の凹部を形成した位置決め板を用意し、当該位置決め板の各凹部内にはんだ粒子をそれぞれ配置する。次に、外周面が粘着面である転写ロールを位置決め板の表面で転がすことで、転写ロールの粘着面にはんだ粒子を転写する。そして、粘着材を設けた基板の電極に転写ロールを転がすことで、転写ロールから基板の電極にはんだ粒子を転写する。
上記特許文献１に記載のはんだバンプ形成方法のような手法では、電極へのはんだ粒子の転写の確実性を担保する観点からは、位置決め板の凹部から突出するはんだボールの高さが揃っていることが好ましい。しかしながら、例えばマイクロレベルの間隔での電極間の接続に用いられるような微小なはんだ粒子を用いるような場合では、はんだ粒子の形状を揃えることが難しく、電極へのはんだ粒子の転写の確実性の担保が難しいという問題があった。
本開示は、上記課題の解決のためになされたものであり、はんだ粒子の形状を揃えずとも電極へのはんだ粒子の転写の確実性を担保できるはんだバンプ形成方法を提供することを目的とする。
本開示の一側面に係るはんだバンプ形成方法は、回路部材の電極にはんだバンプを形成するはんだバンプ形成方法であって、複数の凹部を有し、当該凹部の構成部分がはんだ粒子の融点において変形可能な変形部を有するはんだバンプ形成用部材を用意する工程と、当該はんだバンプ形成用部材の凹部に保持されたはんだ粒子を電極と対向配置する工程と、電極をはんだ粒子の融点以上の温度に加熱する工程と、電極をはんだバンプ形成用部材に押し当てる工程と、を備え、凹部の構成部分を変形させることで凹部に保持されたはんだ粒子を電極に接触させ、はんだ粒子を電極に転写してはんだバンプを形成する。
このはんだバンプ形成方法では、はんだバンプ形成用部材の複数の凹部にはんだ粒子を保持し、転写対象となる電極と共に熱及び圧力を付加することで、電極上にはんだバンプを形成できる。このはんだバンプ形成方法では、はんだバンプ形成用部材における凹部の構成部分が、はんだ粒子の融点において変形可能な変形部を有している。これにより、電極を押し当てて熱を付加した際に変形部が変形し、凹部に保持されたはんだ粒子を電極側に露出させることができる。したがって、このはんだバンプ形成方法では、はんだ粒子の形状を揃えずとも電極へのはんだ粒子の転写の確実性を担保できる。
電極をはんだバンプ形成用部材に押し当てた状態ではんだ粒子の融点以上の温度に加熱してもよい。この場合、はんだ粒子を電極とはんだバンプ形成用部材とで挟持した状態ではんだ粒子の溶融と変形部の変形とが実施されるため、電極に形成されるはんだバンプの位置ずれを抑制できる。したがって、電極上の狙いの位置にはんだ粒子をより精度良く形成することが可能となる。
複数の凹部のそれぞれにはんだ粒子を単体で配置してもよい。この場合、比較的大きな粒径のはんだ粒子を一定の確実性をもって電極に転写できる。
複数の凹部のそれぞれにはんだ粒子を複数配置してもよい。この場合、凹部内に保持されるはんだ粒子の体積を調整し易くなり、電極に形成されたはんだバンプの大きさや高さを一定の範囲に揃えることが容易となる。また、電極とはんだ粒子とが接触する確率を高めることができ、電極上へのはんだバンプの形成をより確実に実施できる。
はんだ粒子のＣ．Ｖ．値が２０％以下であってもよい。これにより、はんだバンプを用いた回路部材の接続において、導通信頼性及び絶縁信頼性を十分に確保できる。
はんだ粒子の平均粒子径が１μｍ～３５μｍであってもよい。かかる範囲の微小なはんだ粒子を用いる場合、一般にははんだ粒子の形状を揃えることが難しいが、上記手法を適用することで、はんだ粒子の形状を揃えずとも電極へのはんだ粒子の転写の確実性を担保できる。
本開示によれば、はんだ粒子の形状を揃えずとも電極へのはんだ粒子の転写の確実性を担保できる。
以下、図面を参照しながら、本開示の一側面に係るはんだバンプ形成方法の好適な実施形態について詳細に説明する。
本明細書において、「～」を用いて示された数値範囲は、「～」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む。本明細書において段階的に記載されている数値範囲の上限値又は下限値は、他の段階の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。
［はんだバンプ形成用部材の構成］
［はんだバンプ形成用部材の構成］
図１は、本開示の一実施形態に係るはんだバンプ形成用部材の構成を示す模式的な断面図である。図１に示すはんだバンプ形成用部材１は、例えば回路部材の電極にはんだバンプを形成する際に用いられる部材である。図１に示すように、はんだバンプ形成用部材１は、本体部２を備えている。本体部２は、平面視において例えば矩形状をなしており、第１面２ａ及び第１面２ａと反対側の第２面２ｂを有している。
本体部２の第１面２ａ側には、はんだ粒子Ｓ１が保持される複数の凹部３が設けられている。これらの凹部３は、例えばインプリント法、フォトリソグラフィ法、機械加工、レーザ加工などの公知の方法を用いて形成することができる。特に、ナノインプリント法を用いる場合には、所望の型の押し付けにより、比較的短い工程で精度良く凹部３を形成することができる。
凹部３のサイズ（幅、容積、深さなど）は、はんだ粒子Ｓ１のサイズに応じて適宜設定される。凹部３の平面形状は、例えば円形状となっている。凹部３の平面形状は、円形状のほか、楕円形、三角形、四角形、多角形などの種々の形状であってもよい。凹部３の断面形状は、図１の例では、矩形状となっている。凹部３の断面形状は、底面３ｂ側から開口面側（第１面２ａ側）に向かって開口面積が拡大するようなテーパ状をなしていてもよい。凹部３の底面３ｂは、平坦面に限られず、例えば凹状の湾曲面などであってもよい。
また、本体部２の第１面２ａ側には、アライメントマーク４が設けられていてもよい。アライメントマーク４は、例えば本体部２の第１面２ａに設けられた凹凸形状、インクや顔料による印刷、めっきやスパッタリングによる無機物の印刷、レーザによる焼き付けなどによって形成されている。アライメントマーク４は、平面視において、例えば円形、二重円形、多重円形、三角形、矩形、多角形、それらの多重角形などをなしている。アライメントマーク４は、磁性体、電磁波の吸収・反射・回折を伴う材料によって構成されていてもよく、この場合の形状は特に限定されない。
アライメントマーク４をカメラ等の撮像装置１５Ａ，１５Ｂで検出することにより、はんだバンプ形成の際に、形成対象となる電極と凹部３内のはんだ粒子Ｓ１との位置合わせが容易になる。これにより、電極へのはんだ粒子Ｓ１の転写を精度良く実施することができる。アライメントマーク４は、第１面２ａ側に１箇所以上設けられていればよいが、複数設けることで位置合わせの精度を更に高めることが可能となる。また、アライメントマーク４は、例えば本体部２が透明な場合には、本体部２の第２面２ｂ側に更に設けられていてもよい。
本体部２は、当該第１面２ａを含んで構成される変形部６と、第２面２ｂ側を構成する基体部７とを備えて構成されていてもよい。変形部６は、凹部３の少なくとも第１面２ａ側を構成する部分であり、第１面２ａから凹部３の深さ方向に、当該凹部３の深さＤの１／３以上の厚さで設けられていてもよく、１／２以上の厚さで設けられていてもよく、２／３以上の厚さで設けられていてもよい。図１の例では、変形部６の厚さＴは、凹部３の深さＤと等しくなっている。これにより、隣り合う凹部３，３を隔てる隔壁部８の全体が変形部６となっており、凹部３の内壁面３ａが変形部６で構成される一方、凹部３の底面３ｂが基体部７で構成されている。
隔壁部８の幅（隣り合う凹部３，３間の離間距離）には、特に制限はないが、例えば凹部３に保持されるはんだ粒子の平均粒子径の０．１倍以上とすることができる。隔壁部８の幅は、凹部３に保持されるはんだ粒子の平均粒子径の０．２倍以上であってもよく、０．３倍以上であってもよい。凹部３，３間の離間距離は、例えば一方の凹部３の開口縁と他方の凹部３の開口縁との間の最短距離で規定される。
変形部６は、例えば凹部３に保持されるはんだ粒子Ｓ１の融点において変形可能な弾性体９によって形成されている。このため、変形部６は、はんだバンプ形成の際に、形成対象となる電極が押し当てられることによって圧縮方向に弾性変形可能となっている。ここでのはんだ粒子Ｓ１の融点とは、ＤＳＣ（示差走査熱量計）を用いて昇温速度１０℃／ｍｉｎでＨｅガスフロー中でのＤＳＣ測定を行った際に、最初に吸熱ピークが発生する温度である。はんだ粒子Ｓ１の転写性向上の観点から、はんだ粒子Ｓ１の融点における弾性体９の体積弾性率は、例えば０．５ＧＰａ以上５ＧＰａ以下となっていてもよい。はんだ粒子Ｓ１の融点における弾性体９の体積弾性率は、例えば０．５ＧＰａ以上３ＧＰａ以下であってもよく、０．８ＧＰａ以上２ＧＰａ以下であってもよい。
変形部６を構成する弾性体９としては、例えば光硬化性物、熱硬化性物、熱可塑性物などが挙げられる。また、変形部６を構成する弾性体９としては、例えば樹脂、ポリマー、ゴム、エラストマー、これらの混合物などが挙げられる。はんだ粒子Ｓ１の構成材料がＳｎＢｉ（融点：１３９℃）である場合、変形部６を構成する弾性体９としては、例えばポリエチレンテレフタレート（融点での体積弾性率：０．６ＧＰａ）、アクリル（融点での体積弾性率：１ＧＰａ）、ＰＭＭＡ（融点での体積弾性率：１ＧＰａ）を用いることができる。はんだ粒子Ｓ１の構成材料がＳｎＡｇＣｕ（融点：２１７℃）である場合、変形部６を構成する弾性体９としては、例えばポリイミド（融点での体積弾性率：１ＧＰａ）を用いることができる。
基体部７は、本体部２の第２面２ｂ側を構成する部分である。基体部７は、はんだ粒子Ｓ１の融点において変形部６よりも高い体積弾性率を有する材料によって形成されている。したがって、基体部７は、はんだバンプ形成の際のはんだバンプ形成用部材１の保形性に寄与する。はんだ粒子Ｓ１の融点における基体部７の体積弾性率は、例えば１ＧＰａ以上となっている。はんだ粒子Ｓ１の融点における基体部７の体積弾性率は、例えば３ＧＰａ以上であってもよく、５ＧＰａ以上であってもよい。
基体部７の構成材料としては、例えばシリコン、各種セラミックス、ガラス、ステンレススチールなどの無機材料、各種樹脂などの有機材料が挙げられる。また、基体部７の構成材料は、光透過性の高い材料であってもよい。このような材料としては、例えばポリエチレンテレフタレート、透明（無色）のポリイミド、ポリアミドなどが挙げられる。基体部７の構成材料は、はんだ粒子Ｓ１の融点において変質しない耐熱性を有する材料であってもよい。基体部７の構成材料は、はんだ粒子Ｓ１を構成する材料と合金化或いは反応して変化しない材料であってもよい。
基体部７の構成材料としては、例えば可撓性を有するフィルム状であれば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン、ポリエチレンポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネートなどを用いることができる。また、基体部７の取扱性を向上させる観点では、先に挙げた材料の厚みを増すことで変形を抑えることができる。また、はんだ粒子Ｓ１を電極上に転写する際の位置精度を向上させる観点からは、エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチック、先に挙げた汎用プラスチックへフィラーや繊維を複合化した材料、無機材料を用いることができる。例えばポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリイミド、ポエリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトンなどを用いることができる。
はんだ粒子Ｓ１の構成材料がＳｎＢｉ（融点：１３９℃）である場合、基体部７の構成材料としては、例えばガラス（融点での体積弾性率：４０ＧＰａ）、シリコンウエハ（融点での体積弾性率：４０ＧＰａ）、ステンレス（融点での体積弾性率：１６５ＧＰａ）を用いることができる。はんだ粒子Ｓ１の構成材料がＳｎＡｇＣｕ（融点：２１７℃）である場合、基体部７を構成材料としては、例えばガラス（融点での体積弾性率：４０ＧＰａ）、シリコンウエハ（融点での体積弾性率：４０ＧＰａ）、ステンレス（融点での体積弾性率：１６５ＧＰａ）、アルミニウム（融点での体積弾性率：７５ＧＰａ）を用いることができる。
変形部６よりも基体部７の方が高い体積弾性率を有していれば、変形部６と基体部７とが同じ材料系で構成されていてもよい。例えば樹脂材料の場合、架橋度の違いやフィラーや繊維など補強材料の添加、他材料の混錬により体積弾性率を調整することができる。例えば変形部６が熱硬化性エポキシ系樹脂で構成され、基体部７が前記熱硬化性エポキシ系樹脂にガラス繊維を添加して体積弾性率を補強したもので構成されていてもよい。
変形部６が光硬化性アクリル系樹脂で構成され、基体部７がポリエチレンテレフタレートで構成されていてもよい。この場合、凸部形状を有するスタンパに未硬化の光硬化性アクリル樹脂を塗布し、ポリエチレンテレフタレートを押し当てながら光を照射した後、スタンパを剥がすことで光硬化性アクリル樹脂に凹部３を形成できる。この方法であれば、連続的にロール状の凹部３を有する本体部２が得られる。また、光照度、硬化時間、及び光硬化性アクリル樹脂の開始材の量を調整することで、架橋度を調整し、体積弾性率を調整することができる。
基体部７は、無機材料であってもよい。例えば変形部６が光硬化性アクリル系樹脂（体積弾性率：０．１ＧＰａ）で構成され、基体部７がガラス（体積弾性率：４０ＧＰａ）構成されていてもよい。この場合、基体部７の融点での体積弾性率を十分に確保でき、アライメントマーク４を利用してはんだ粒子Ｓ１を電極に転写する際の位置精度を向上できる。また、電極に転写する際にはんだ粒子Ｓ１をその融点以上に加熱したとしても、基体部７が変形しにくいため、本体部２全体の歪みや伸びを抑えることができる。また、本体部２を繰り返し使用することも可能となる。
基体部７がシリコンウエハで構成され、変形部６の形成に感光性材料を用いると、凹部３の形成が容易となる。この場合、感光性材料としては、例えばアクリル系、エポキシ系、ポリイミド系、これらの混合物を用いることができる。
変形部６及び基体部７の体積弾性率Ｋは、材料のヤング率をＥ、ポアソン比をνとすると、Ｋ＝Ｅ／３（１－２ν）にて求めることができる。変形部６及び基体部７の体積弾性率Ｋは、例えば機械的試験法、共振法、超音波パルス法によって測定できる。測定には、例えばナノインデンター、表面硬度計が用いられる。例えば表面硬度計（フィッシャーインスツルメント製）に加熱ステージを装着し、変形部６及び基体部７を加熱ステージに載せてステージを加熱し、変形部６及び基体部７を所定の温度に昇温する。その後、測定対象の表面に圧子を接触させ、荷重－変位（Ｓｔｒｅｓｓ―Ｓｔｒｅｉｎ）曲線を得ることで、体積弾性率を算出できる。
図１の例では、複数の凹部３のそれぞれには、はんだ粒子Ｓ１が単体で保持されている。凹部３内のはんだ粒子Ｓ１は、少なくとも凹部３の底面３ｂに接触した状態となっている。凹部３内のはんだ粒子Ｓ１は、凹部３の内壁面３ａに接触していてもよい。また、図１の例では、全てのはんだ粒子Ｓ１が凹部３内に位置しており、はんだ粒子Ｓ１の頂部が凹部３の開口面よりも外側には突出しない状態となっている。すなわち、凹部３の深さをＤとし、はんだ粒子Ｓ１の高さ（底面３ｂからの高さ）をＨとした場合に、Ｄ＞Ｈを満たすようになっている。
凹部３の深さＤに対するはんだ粒子Ｓ１の高さの比は、特に制限はないが、変形部６の圧縮方向の変形量を考慮すると、例えば０．３～１．５であってもよい。比を０．３以上とすることで、電極の押し当ての際に電極とはんだ粒子Ｓ１とをより確実に接触させることができる。比を１．５以下とすることで、凹部３からはんだ粒子Ｓ１が脱落することを好適に抑制できる。また、転写時にはんだ粒子Ｓ１が凹部３からはみ出すことを抑制でき、隣り合う凹部３，３間ではんだ粒子Ｓ１同士が結合してしまうことを抑制できる。凹部３の深さＤに対するはんだ粒子Ｓ１の高さの比は、０．５～１．２であってもよく、０．６～１であってもよい。
はんだ粒子Ｓ１は、例えばスズ又はスズ合金を含んで構成されている。スズ合金としては、例えばＩｎ－Ｓｎ合金、Ｉｎ－Ｓｎ－Ａｇ合金、Ｓｎ－Ａｕ合金、Ｓｎ－Ｂｉ合金、Ｓｎ－Ｂｉ－Ａｇ合金、Ｓｎ－Ａｇ合金、Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕ合金、Ｓｎ－Ｃｕ合金などが挙げられる。はんだ粒子Ｓ１は、インジウム又はインジウム合金を含むものであってよい。インジウム合金としては、例えばＩｎ－Ｂｉ合金、Ｉｎ－Ａｇ合金などが挙げられる。
はんだ粒子Ｓ１は、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ｐｂ、Ａｕ、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｐ及びＢから選ばれる一種以上の元素を含んでもよい。はんだ粒子Ｓ１は、良好な導通信頼性を得る観点から、前述の元素のうち、Ａｇ又はＣｕを含んでもよい。はんだ粒子Ｓ１がＡｇ又はＣｕを含むことで、はんだ粒子Ｓ１の融点を２２０℃程度まで低下させることができ、且つ電極との接合強度を向上できる。
はんだ粒子Ｓ１の平均粒子径は、例えば３５μｍ以下である。はんだ粒子Ｓ１の平均粒子径は、３０μｍ以下、２５μｍ以下、２０μｍ以下、１５μｍ以下であってもよい。はんだ粒子Ｓ１の平均粒子径は、例えば１μｍ以上である。はんだ粒子Ｓ１の平均粒子径は、２μｍ以上、３μｍ以上、５μｍ以上であってもよい。
はんだ粒子Ｓ１の平均粒子径は、サイズに合わせた各種方法を用いて測定できる。測定手法としては、例えば動的光散乱法、レーザ回折法、遠心沈降法、電気的検知帯法、共振式質量測定法などが挙げられる。他の測定手法としては、光学顕微鏡或いは電子顕微鏡等によって得られる画像に基づいて粒子サイズを測定する方法が挙げられる。具体的な装置としては、フロー式粒子像分析装置、マイクロトラック、コールターカウンターなどが挙げられる。はんだ粒子Ｓ１の平均粒子径は、はんだバンプ形成用部材１の第１面２ａに対して垂直方向からはんだ粒子Ｓ１を観察した場合の投影面積円相当径（粒子の投影面積と等しい面積をもつ円の直径）に基づいて算出できる。複数の凹部３のそれぞれにはんだ粒子Ｓ１が単体で配置される場合には、はんだ粒子Ｓ１の大きさ（平均粒子径）が揃っていてもよい。
はんだ粒子Ｓ１のＣ．Ｖ．値は、前述の方法によって測定された粒子径の標準偏差を平均粒子径で割った値に１００を掛けることで算出される値である。複数の凹部３のそれぞれに複数のはんだ粒子Ｓ１が配置される場合には、はんだ粒子Ｓ１のＣ．Ｖ．値は、より優れた導電信頼性及び絶縁信頼性を実現できる観点から、２０％以下となっていてもよい。はんだ粒子Ｓ１のＣ．Ｖ．値は、１０％以下であってもよく、７％以下であってもよい。はんだ粒子Ｓ１のＣ．Ｖ．値の下限は、特に限定されない。例えばはんだ粒子Ｓ１のＣ．Ｖ．値は、１％以上であってもよく、２％以上であってもよい。
以上、はんだバンプ形成用部材の一実施形態について説明したが、本開示のはんだバンプ形成用部材は、上記実施形態に限定されるものではない。
［はんだバンプ形成装置］
［はんだバンプ形成装置］
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、はんだバンプ形成装置の構成の一例を示す模式的な図である。図２（ａ）は側面視、図２（ｂ）は平面視である。同図に示すはんだバンプ形成装置１１は、上述したはんだバンプ形成用部材１の凹部３に保持されたはんだ粒子Ｓ１を回路部材２１の電極２２に転写することにより、はんだバンプ付き回路部材２１Ａ（図９参照）を形成する装置である。
はんだバンプ形成装置１１は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、水平方向に変位可能なステージ１２と、はんだバンプ形成用部材１を供給する第１の供給部１３と、回路部材２１を供給する第２の供給部１４と、撮像装置１５Ａ，１５Ｂと、加熱加圧ヘッド１６とを備えている。本実施形態では、はんだバンプ形成装置１１は、はんだバンプＳ２（図９参照）を形成する工程の後工程として、はんだバンプＳ２を形成した回路部材２１を別の回路部材３１に電気的に接続して接続構造体４１（図３参照）を形成する機能を有している。はんだバンプ形成装置１１は、別の回路部材３１を供給する第３の供給部１７を更に備えている。はんだバンプ形成装置１１の動作は、不図示の制御部によって制御される。接続構造体４１を形成する機能は、必ずしもはんだバンプ形成装置１１と一体化されていなくてもよく、独立した装置として構成されていてもよい。
ステージ１２には、第２の供給部１４から供給される回路部材２１が載置される載置領域Ｒ１と、はんだバンプＳ２の形成が実施される第１の実施領域（実施領域）Ｒ２と、接続構造体４１の形成が実施される第２の実施領域Ｒ３とが設けられている。撮像装置１５Ａ，１５Ｂは、はんだバンプ形成用部材１のアライメントマーク４及び回路部材２１，３１のアライメントマーク（不図示）を読み取る部分である。撮像装置１５Ａは、ステージ１２の表面側（第１の実施領域Ｒ２，第２の実施領域Ｒ３の設定面側）に配置され、撮像装置１５Ｂは、ステージ１２の裏面側に配置されている。撮像装置１５Ｂは、ステージ１２に組み込まれていてもよい。ステージ１２は、撮像装置１５Ａ，１５Ｂによるアライメントマークの読み取り結果に応じて変位し、はんだバンプ形成用部材１と回路部材２１との位置合わせ、及びはんだバンプ付き回路部材２１Ａと回路部材３１との位置合わせを実施する。
加熱加圧ヘッド１６は、第１の実施領域Ｒ２及び第２の実施領域Ｒ３における加熱加圧を行う部分である。加熱加圧ヘッド１６は、吸着機能を有しており、載置領域Ｒ１から第１の実施領域Ｒ２への回路部材２１の移送、及び第１の実施領域Ｒ２から第２の実施領域Ｒ３へのはんだバンプ付き回路部材２１Ａの移送、得られた接続構造体４１の移送を実施する。加熱加圧ヘッド１６は、ステージ１２に対して上下動可能に構成されており、ステージ１２に向かって下降することで、はんだバンプＳ２を形成する際の加熱加圧、及び接続構造体４１を形成する際の加熱加圧を実施する。
以上、はんだバンプ形成装置の一実施形態について説明したが、本開示のはんだバンプ形成装置は、上記実施形態に限定されるものではない。
［接続構造体］
［接続構造体］
図３は、接続構造体の構成の一例を示す模式的な断面図である。図３に示すように、接続構造体４１は、一方の回路部材２１の電極２２と、他方の回路部材３１の電極３２とがはんだバンプＳ２を介して電気的に接続されることによって構成されている。本実施形態では、一方の回路部材２１と他方の回路部材２１との間の空間には、例えばエポキシ樹脂を主剤とするアンダーフィル材４２が充填されている。アンダーフィル材４２は、例えば電極２２，３２及び電極２２，３２間のはんだバンプＳ２を覆うように形成されている。
接続構造体４１の具体例としては、半導体メモリ、半導体ロジックチップなどの接続部、半導体パッケージの一次実装及び二次実装の接続部、ＣＭＯＳ画像素子、レーザ素子、ＬＥＤ発光素子などの接合体、それらを用いたカメラ、センサ、液晶ディスプレイ、パーソナルコンピュータ、携帯電話、スマートフォン、タブレット等のデバイスが挙げられる。
回路部材２１，３１の具体例としては、ＩＣチップ（半導体チップ）、抵抗体チップ、コンデンサチップ、ドライバーＩＣ等のチップ部品、リジット型のパッケージ基板などが挙げられる。これらの回路部材は、回路電極を備えており、多数の回路電極を備えているものが一般的である。複数の電極を表面に有する基板のその他の例としては、金属配線を有するフレキシブルテープ基板、フレキシブルプリント配線板、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）が蒸着されたガラス基板などの配線基板が挙げられる。
電極２２，３２の具体例としては、銅、銅／ニッケル、銅／ニッケル／金、銅／ニッケル／パラジウム、銅／ニッケル／パラジウム／金、銅／ニッケル／金、銅／パラジウム、銅／パラジウム／金、銅／スズ、銅／銀、インジウム錫酸化物などの電極が挙げられる。電極２２，３２は、例えば無電解めっき、電解めっき、スパッタ、金属箔のエッチングなどの手法を用いて形成できる。
以上、接続構造体の一実施形態について説明したが、本開示の接続構造体は、上記実施形態に限定されるものではない。
［はんだバンプ形成方法］
［はんだバンプ形成方法］
図４は、はんだバンプ形成方法の一例を示すフローチャートである。同図に示すフローチャートは、上述したはんだバンプ形成装置１１を用いてはんだバンプＳ２の形成を行う際の工程を示すものであり、はんだバンプＳ２の形成に続いて接続構造体４１を形成する工程も含まれている、各工程の詳細は、図５～図９を適宜参照して説明する。
このはんだバンプ形成方法では、まず、第１の実施領域Ｒ２に向けて一方の回路部材２１及びはんだバンプ形成用部材１を供給する（ステップＳ０１）。ステップＳ０１では、凹部３が上向きとなるように第１の供給部１３から第１の実施領域Ｒ２にはんだバンプ形成用部材１を供給する。また、電極２２が下向きとなるように第２の供給部１４から載置領域Ｒ１に回路部材２１を供給する。
次に、第１の実施領域Ｒ２において、凹部３の保持されたはんだ粒子Ｓ１と回路部材２１の電極２２とを対向配置する（ステップＳ０２）。ステップＳ０２では、回路部材２１を加熱加圧ヘッド１６に吸着した状態でステージ１２を変位させ、図５に示すように、回路部材２１を載置領域Ｒ１から第１の実施領域Ｒ２上に移送する。この際、例えばはんだバンプ形成用部材１側のアライメントマーク４の位置を撮像装置１５Ａで確認すると共に、回路部材２１側のアライメントマークの位置を撮像装置１５Ｂで確認することで、凹部３に保持されたはんだ粒子Ｓ１と回路部材２１の電極２２との位置合わせを実施する。
続いて、はんだ粒子Ｓ１への電極２２の押し当て及び加熱を行う（ステップＳ０３）。ステップＳ０３では、図６に示すように、加熱加圧ヘッド１６に吸着した回路部材２１をステージ１２上のはんだバンプ形成用部材１に向かって下降させ、はんだ粒子Ｓ１への電極２２の押し当て及び加熱を行う。ここでは、回路部材２１の電極２２をはんだバンプ形成用部材１の第１面２ａに接触させた後、電極２２をはんだバンプ形成用部材１側に押し当てた状態で、加熱加圧ヘッド１６をはんだ粒子Ｓ１の融点以上の温度（例えば１３０℃～２６０℃程度）に加熱してもよく、はんだ粒子Ｓ１の融点以下の温度に加熱してもよい。また、加熱加圧ヘッド１６をはんだ粒子Ｓ１の融点以上の温度（例えば１３０℃～２６０℃程度）に加熱した後に、電極２２をはんだバンプ形成用部材１側に押し当ててもよい。電極２２をはんだバンプ形成用部材１の第１面２ａに密着させることで、電極２２上にのみはんだバンプＳ２を形成でき、隣接する電極２２，２２間のはんだによるブリッジの形成を抑制できる。
加熱加圧ヘッド１６によるはんだバンプ形成用部材１への電極２２の加圧力は、例えば０．１ＭＰａ～６００ＭＰａである。この加圧力は、１ＭＰａ～３００ＭＰａであってもよく、１０ＭＰａ～１００ＭＰａであってもよい。
本実施形態では、はんだバンプ形成用部材１の複数の凹部３のそれぞれに保持されたはんだ粒子Ｓ１は、凹部３の開口面よりも外側には突出しない状態となっていてもよい。このため、電極２２をはんだバンプ形成用部材１の第１面２ａに接触させた時点では、電極２２と、凹部３の開口面よりも外側に突出していない凹部３内のはんだ粒子Ｓ１とは接触しない。この状態で加熱加圧ヘッド１６をはんだ粒子Ｓ１の融点以上の温度に加熱すると、図６に示すように、はんだバンプ形成用部材１の本体部２のうち、変形部６（凹部３，３間の隔壁部８）が圧縮方向に変形する。これにより、電極２２が凹部３内に進入して電極２２にはんだ粒子Ｓ１が接触すると共に、はんだ粒子Ｓ１の溶融によって電極２２上にはんだバンプＳ２が転写される。
なお、弾性体９の体積弾性率が小さい場合、或いは、電極２２の総面積が小さく加熱加圧ヘッド１６の推力に対して押し込み圧力が高くなる場合などには、加熱加圧ヘッド１６を加熱しない状態でも弾性体９が変形し、電極２２とはんだ粒子Ｓ１を接触させることもできる。電極２２とはんだ粒子Ｓ１とを接触させた後に、加熱加圧ヘッド１６をはんだ粒子Ｓ１の融点以上の温度に加熱することで、はんだ粒子Ｓ１の溶融によって電極２２上にはんだバンプＳ２が転写される。
電極２２上にはんだバンプＳ２を転写した後、加熱加圧ヘッド１６による加熱及び加圧を停止する。その後、図７に示すように、加熱加圧ヘッド１６を回路部材２１と共に上昇させ、回路部材２１をはんだバンプ形成用部材１から離間させた状態で回路部材２１の電極２２及び電極２２上のはんだバンプＳ２を冷却する。これにより、電極２２と、はんだ粒子Ｓ１が溶融して形成されたはんだバンプＳ２とが固着し、両者が電気的に接続される。電極２２とはんだバンプＳ２との電気的な接続により、はんだバンプ付き回路部材２１Ａが得られる。
以上のように、このはんだバンプ形成方法は、複数の凹部を有し、当該凹部の構成部分がはんだ粒子の融点において変形可能な変形部を有するはんだバンプ形成用部材を用意する工程と、当該はんだバンプ形成用部材の凹部に保持されたはんだ粒子を電極と対向配置する工程と、電極をはんだ粒子の融点以上の温度に加熱する工程と、電極をはんだバンプ形成用部材に押し当てる工程と、を備える。このはんだバンプ形成方法では、電極を押し当てて熱を付加した際に変形部が変形し、凹部に保持されたはんだ粒子を電極側に露出させることができる。したがって、はんだ粒子の形状を揃えずとも電極へのはんだ粒子の転写の確実性を担保できる。
はんだ粒子Ｓ１は、大気下では加熱によって急激に酸化が進み、電極２２上への濡れ拡がりが阻害されることが考えられる。したがって、ステップＳ０３における加熱加圧時の雰囲気は、脱酸素雰囲気であってもよい。脱酸素雰囲気は、例えば窒素、アルゴンなどを用いた不活性ガス雰囲気、真空雰囲気であってよい。炉としては、はんだの接合工程に一般に使われるリフロー炉（窒素雰囲気下）、真空リフロー炉を利用できる。また、窒素雰囲気下のコンベアー型リフロー炉、バッチ式（チャンバ式）リフロー炉等を利用できる。これらのリフロー炉を用いる際、はんだが溶融した後に真空にする工程を実施すると、はんだバンプＳ２内の気泡（ボイド）を除去できる。
また、はんだ粒子Ｓ１は、酸化被膜の影響で融点以上の温度で加熱しても溶融しない場合や、濡れ拡がりが生じない場合がある。したがって、ステップＳ０２より前又はステップＳ０２とステップＳ０３との間に、はんだ粒子Ｓ１及び電極２２の少なくとも一方を還元雰囲気に晒す工程を更に備えていてもよい。はんだ粒子Ｓ１の表面の酸化被膜或いは電極２２の表面の酸化被膜を還元することで、電極２２上でのはんだ粒子Ｓ１の溶融及び濡れ拡がりを効率的に進行させることができる。ステップＳ０３の工程を還元雰囲気下で実施する態様としてもよい。還元雰囲気の形成には、例えば水素ガス、水素ラジカル、ギ酸ガスなどを用いることができる。炉としては、水素還元炉、水素リフロー炉、水素ラジカル炉、ギ酸炉、これらの真空炉、連続炉、コンベアー炉などを用いることができる。
はんだバンプ付き回路部材２１Ａを形成した後、接続構造体４１の形成を行う。まず、第２の実施領域Ｒ３に向けて他方の回路部材３１を供給する（ステップＳ０４）。ステップＳ０４では、電極３２が上向きとなるように第３の供給部１７から第２の実施領域Ｒ３に回路部材３１を供給する。第２の実施領域Ｒ３に供給される回路部材３１には、電極３２を覆うようにアンダーフィル材４２が配置されていてもよい。
次に、第２の実施領域Ｒ３において、はんだバンプ付き回路部材２１Ａと回路部材３１とを対向配置する（ステップＳ０５）。ステップＳ０５では、図８に示すように、はんだバンプ付き回路部材２１Ａを加熱加圧ヘッド１６に吸着した状態でステージ１２を変位させ、はんだバンプ付き回路部材２１Ａを第２の実施領域Ｒ３上に配置する。この際、例えば回路部材３１側のアライメントマークの位置を撮像装置１５Ａで確認すると共に、はんだバンプ付き回路部材２１Ａ側のアライメントマークの位置を撮像装置１５Ｂで確認することで、はんだバンプ付き回路部材２１Ａの電極２２と回路部材３１の電極３２との位置合わせを実施する。
続いて、はんだバンプＳ２を介した回路部材２１及び回路部材３１への加熱及び加圧を行う（ステップＳ０６）。ステップＳ０６では、図９に示すように、加熱加圧ヘッド１６に吸着したはんだバンプ付き回路部材２１Ａをステージ１２上の回路部材３１に向かって下降させ、はんだバンプ付き回路部材２１Ａの電極２２と回路部材３１の電極３２とではんだバンプＳ２を挟み込み、加熱加圧ヘッド１６をはんだ粒子Ｓ１の融点以上の温度（例えば１３０℃～２６０℃程度）に加熱することにより、電極２２，３２間ではんだバンプＳ２を溶融させてもよい。また、加熱加圧ヘッド１６をはんだ粒子Ｓ１の融点以上の温度（例えば１３０℃～２６０℃程度）に加熱した後、はんだバンプ付き回路部材２１Ａの電極２２と回路部材３１の電極３２とではんだバンプＳ２を挟み込むことにより、電極２２，３２間ではんだバンプＳ２を溶融させてもよい。加熱加圧ヘッド１６による回路部材２１及び回路部材３１への加圧力は、ステップＳ０３で用いた加圧力と同等とすることができる。
その後、加熱加圧ヘッド１６による加熱及び加圧を停止し、回路部材２１を吸着せずに加熱加圧ヘッド１６を上昇させる。この状態で回路部材２１の電極２２、回路部材３１の電極３２、及び電極２２，３２間のはんだバンプＳ２を冷却する。これにより、電極２２，３２とはんだバンプＳ２とが固着し、回路部材２１，３１同士が電気的に接続される。回路部材２１，３１同士の電気的な接続により、図３に示した接続構造体４１が得られる。最後に、得られた接続構造体４１を加熱加圧ヘッド１６に吸着させて所定の載置領域に移送し、処理を完了する（ステップＳ０７）。
ステップＳ０６においても、はんだバンプＳ２及び電極２２，３２の少なくとも一つを還元雰囲気に晒す工程を更に備えていてもよい。還元雰囲気の形成には、ステップＳ０３と同様に、例えば水素ガス、水素ラジカル、ギ酸ガスなどを用いることができる。炉としては、ステップＳ０３と同様に、水素還元炉、水素リフロー炉、水素ラジカル炉、ギ酸炉、これらの真空炉、連続炉、コンベアー炉などを用いることができる。
還元雰囲気を形成する方法としては、還元作用がある材料を利用することもできる。例えばフラックス材料又はフラックス成分を含有する材料をはんだバンプＳ２及び電極２２，３２の近傍に配置することができる。フラックス材料及びフラックス成分を含有する材料には、これらの材料を含有するペースト、フィルムなどを用いることができる。フラックス成分を含有するペースト及びフィルムは、熱硬化性材料を含有していてもよい。これにより、はんだバンプＳ２の溶解と同時に熱硬化性成分が硬化し、回路部材２１，３１同士を固定することができる。熱硬化性材料の硬化は、はんだバンプＳ２の溶解加熱とは別に、後工程で再度加熱することによって実施してもよい。
［本開示の作用効果］
［本開示の作用効果］
以上説明したように、このはんだバンプ形成方法では、はんだバンプ形成用部材１の複数の凹部３にはんだ粒子Ｓ１を保持し、転写対象となる電極２２と共に熱及び圧力を付加することで、電極２２上にはんだバンプＳ２を形成できる。このはんだバンプ形成方法では、はんだバンプ形成用部材１における凹部３の構成部分が、はんだ粒子Ｓ１の融点において変形可能な変形部６によって形成されている。これにより、電極２２を押し当てて熱を付加した際に変形部６が変形し、凹部３に保持されたはんだ粒子Ｓ１を電極２２側に露出させることができる。したがって、このはんだバンプ形成方法では、はんだ粒子Ｓ１の形状を揃えずとも電極２２へのはんだ粒子Ｓ１の転写の確実性を担保できる。
本実施形態では、はんだ粒子Ｓ１の融点における体積弾性率が０．５ＧＰａ以上５ＧＰａ以下の弾性体９によって変形部６が構成されている。変形部６の体積弾性率を５ＧＰａ以下とすることで、電極２２を第１面２ａ側に押し当てて熱を付加した際に、変形部６が十分に変形し、凹部３に保持されたはんだ粒子Ｓ１をより確実に電極側に露出させることができる。一方、変形部６の体積弾性率を０．５ＧＰａ以上とすることで、凹部３の保形性を維持することができ、転写中のはんだ粒子Ｓ１の保持性能を担保できる。これにより、電極２２上の狙いの位置にはんだ粒子Ｓ１を精度良く形成することが可能となる。また、変形部６を弾性体９で構成する場合、電極２２へのはんだ粒子Ｓ１の転写を行った後、変形部６を元の形状に復帰させることが可能となる。これにより、はんだバンプ形成用部材１を再利用することができる。
本実施形態では、電極２２をはんだバンプ形成用部材１の第１面２ａに押し当てた状態ではんだ粒子Ｓ１の融点以上の温度に加熱している。これにより、はんだ粒子Ｓ１を電極２２とはんだバンプ形成用部材１とで挟持した状態ではんだ粒子Ｓ１の溶融と変形部６の変形とが実施されるため、電極２２に形成されるはんだバンプＳ２の位置ずれを抑制できる。したがって、電極２２上の狙いの位置にはんだ粒子Ｓ１をより精度良く形成することが可能となる。
本実施形態では、複数の凹部３のそれぞれにはんだ粒子Ｓ１が単体で配置されている。これにより、比較的大きな粒径のはんだ粒子Ｓ１を一定の確実性をもって電極２２に転写できる。
本実施形態では、はんだ粒子Ｓ１の平均粒子径が１μｍ～３５μｍとなっている。かかる範囲の微小なはんだ粒子Ｓ１を用いる場合、一般にははんだ粒子Ｓ１の形状を揃えることが難しいが、上記手法を適用することで、はんだ粒子Ｓ１の形状を揃えずとも電極２２へのはんだ粒子Ｓ１の転写の確実性を担保できる。
［変形例］
［変形例］
本開示は、上記実施形態に限られるものではない。例えば図１の例では、変形部６が第１面２ａから第２面２ｂ側に向かって凹部３の深さに対応する厚さで設けられているが、変形部６の厚さは、これに限られるものではない。例えば図１０（ａ）に示すはんだバンプ形成用部材１Ａのように、変形部６の厚さＴが凹部３の深さＤよりも小さくなっていてもよい。この場合、隣り合う凹部３，３を隔てる隔壁部８の第１面２ａ側のみが変形部６で構成される。したがって、凹部３の内壁面３ａの第１面２ａ側が変形部６で構成される一方、凹部３の内壁面３ａの第２面２ｂ側及び凹部３の底面３ｂが基体部７で構成される。
図１０（ａ）の例のように、変形部６の厚さＴを凹部３の深さＤより小さくする場合、凹部３に保持されるはんだ粒子Ｓ１は、変形部６と基体部７との界面よりも第１面２ａ側に突出していてもよい。すなわち、はんだ粒子Ｓ１の高さＨは、凹部３の深さＤ及び変形部６の厚さＴに対して、Ｈ＞Ｄ－Ｔを満たしていてもよい。こうすることで、変形部６の変形の際のはんだ粒子Ｓ１と電極２２との確実な接触を担保できる。
また、変形部６の変形量を十分に確保する観点から、変形部６の厚さＴを凹部３の深さＤより小さくする場合でも、変形部６は、第１面２ａから凹部３の深さ方向に、当該凹部３の深さＤの１／２以上の厚さで設けられていてもよい。この場合、変形部６は、第１面２ａから凹部３の深さ方向に、当該凹部３の深さＤの３／５以上の厚さで設けられていてもよく、４／５以上の厚さで設けられていてもよい。
また、例えば図１０（ｂ）に示すはんだバンプ形成用部材１Ｂのように、変形部６の厚さＴが凹部３の深さＤよりも大きくなっていてもよい。この場合、隣り合う凹部３，３を隔てる隔壁部８の全体が変形部６となり、凹部３の内壁面３ａ及び底面３ｂのいずれもが変形部６で構成される。変形部６と基体部７との界面は、凹部３の底面３ｂと第２面２ｂとの間の任意の位置で設定することができる。例えば図１０（ｃ）に示すはんだバンプ形成用部材１Ｃのように、基体部７を設けず、本体部２の全体を変形部６によって構成してもよい。
上記実施形態では、全てのはんだ粒子Ｓ１が凹部３の開口面よりも外側には突出しない状態となっているが、本開示は、凹部３内のはんだ粒子Ｓ１の高さを揃えずとも電極２２へのはんだ粒子Ｓ１の転写の確実性を発揮させるものであるため、一部又は全てのはんだ粒子Ｓ１が凹部３の開口面よりも外側に突出した状態となっていてもよい。すなわち、図１１（ａ）に示すように、一部又は全てのはんだ粒子Ｓ１の高さＨが、凹部３の深さＤに対して、Ｈ＞Ｄを満たすものであってもよい。
上記実施形態では、複数の凹部３のそれぞれにはんだ粒子Ｓ１が単体で配置されている構成を例示したが、複数の凹部３のそれぞれにはんだ粒子Ｓ１が複数配置されていてもよい。この場合、例えば図１１（ｂ）に示すように、図１の例よりも平均粒子径の小さいはんだ粒子Ｓ１が凹部３内に複数配置されていてもよい。この場合、凹部３内に保持されるはんだ粒子Ｓ１の体積を調整し易くなり、電極２２に形成されるはんだバンプＳ２の大きさや高さを一定の範囲に揃えることが容易となる。また、電極２２とはんだ粒子Ｓ１とが接触する確率を高めることができ、電極２２上へのはんだバンプＳ２の形成をより確実に実施できる。凹部３にはんだ粒子Ｓ１が複数配置される場合には、上述したように、はんだ粒子Ｓ１のＣ．Ｖ．値が２０％以下となっていてもよい。これにより、はんだバンプＳ２を用いた回路部材２１，３１の接続において、導通信頼性及び絶縁信頼性を十分に確保できる。
はんだ粒子Ｓ１を凹部３内に複数配置する場合でも、はんだ粒子Ｓ１と隔壁部８との間に働く力（例えばファンデルワールス力のような分子間力）は、はんだ粒子Ｓ１に働く重力に比べて大きいものと考えられる。したがって、凹部３を下方に向けた姿勢とした場合でも、はんだ粒子Ｓ１は、凹部３内に留まり得る。はんだ粒子Ｓ１の外表面に平坦部分があり、当該平坦部分が凹部３の内壁面３ａ或いは底面３ｂに接する場合には、凹部３からのはんだ粒子Ｓ１の脱落をより好適に防止できる。
１，１Ａ～１Ｃ…はんだバンプ形成用部材、３…凹部、６…変形部、９…弾性体、２１…回路部材、２２…電極、Ｓ１…はんだ粒子、Ｓ２…はんだバンプ。
Claims (6)
- 回路部材の電極にはんだバンプを形成するはんだバンプ形成方法であって、
複数の凹部を有し、当該凹部の構成部分がはんだ粒子の融点において変形可能な変形部を有するはんだバンプ形成用部材を用意する工程と、
前記はんだバンプ形成用部材の前記凹部に保持されたはんだ粒子を前記電極と対向配置する工程と、
前記電極を前記はんだ粒子の融点以上の温度に加熱する工程と、
前記電極を前記はんだバンプ形成用部材に押し当てる工程と、を備え、
前記変形部を変形させることで前記凹部に保持された前記はんだ粒子を前記電極に接触させ、前記はんだ粒子を前記電極に転写してはんだバンプを形成するはんだバンプ形成方法。 - 前記電極を前記はんだバンプ形成用部材に押し当てた状態で前記はんだ粒子の融点以上の温度に加熱する請求項１記載のはんだバンプ形成方法。
- 前記複数の凹部のそれぞれに前記はんだ粒子を単体で配置する請求項１又は２記載のはんだバンプ形成方法。
- 前記複数の凹部のそれぞれに前記はんだ粒子を複数配置する請求項１又は２記載のはんだバンプ形成方法。
- 前記はんだ粒子のＣ．Ｖ．値が２０％以下である請求項４記載のはんだバンプ形成方法。
- 前記はんだ粒子の平均粒子径が１μｍ～３５μｍである請求項１～５のいずれか一項記載のはんだバンプ形成方法。
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