(57)【要約】  脆弱な誘電膜を有する半導体素子の脆弱な誘電膜を破壊することなく、電子部品や回路基板に対して適切な厚さのはんだ層を確実に形成できる、はんだ転写基材の製造方法を提供する。  基材表面に粘着層（２）を形成する粘着層形成工程と、粘着層上に、隙間を有するように複数のはんだ粉（３）を搭載してはんだ層を形成するはんだ層形成工程と、粘着層上に形成したはんだ粉の隙間にフィラー（４）を供給するフィラー供給工程とを備える。
2012063386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材表面に粘着層を形成する粘着層形成工程と、
前記粘着層上に、隙間を有するように複数のはんだ粉を搭載してはんだ層を形成するはんだ層形成工程と、
前記はんだ粉の前記隙間にフィラーを供給するフィラー供給工程とを備えた、はんだ転写基材の製造方法。
【請求項２】
基材表面に粘着層を形成する粘着層形成工程と、
前記粘着層上に、隙間を有するように複数のはんだ粉を搭載してはんだ層を形成するはんだ層形成工程と、
前記はんだ粉を覆うようにフラックスを供給するフラックス供給工程と、
前記はんだ粉の前記隙間にフィラーを供給するフィラー供給工程とを備えた、はんだ転写基材の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２の製造方法によって製造されたはんだ転写基材と、電極が上に形成された低誘電率層を有するワークとを、前記はんだ層の形成された面が前記電極の形成された面に対向するように重ね合わせて加熱加圧し、前記はんだ粉を前記電極に拡散接合させるはんだ接合工程と、
冷却した後、前記はんだ転写基材を前記ワークから剥離する転写基材剥離工程とを備えた、はんだプリコート方法。
【請求項４】
ベース層と、
前記ベース層上に配置された粘着層と、
前記粘着層上に、複数のはんだ粉が隙間を有するように配置されたはんだ層と、
前記はんだ粉の前記隙間に配置されたフィラーとを備えた、はんだ転写基材。
【請求項５】
前記フィラーの粒径は、前記はんだ粉の粒径よりも小さい、請求項４に記載のはんだ転写基材。
【請求項６】
前記フィラーは、前記はんだ粉に対して濡れない材料から成る、請求項４または５に記載のはんだ転写基材。
【請求項７】
前記はんだ粉の上にフラックスの層が形成されている、請求項４〜６のいずれかに記載のはんだ転写基材。
【請求項８】
前記はんだ層は、第１領域及び第２領域を有し、
前記第１領域及び前記第２領域における前記はんだ粉の密度は異なっている、請求項４〜７のいずれかに記載のはんだ転写基材。
【請求項９】
前記フィラーの融点は前記はんだ粉の融点よりも高い、請求項４〜８のいずれかに記載のはんだ転写基材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、はんだ転写基材の製造方法、はんだプリコート方法及びはんだ転写基材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子の高密度化と電極端子の多ピン化の両立を進めるべく、半導体素子の電極端子の狭ピッチ化、面積縮小化が図られている。【０００３】
通常、フリップチップ実装においては、ＬＳＩなどの半導体素子の電極端子上にはんだバンプなどの突起電極を形成し、その半導体素子をフェイスダウンで実装基板の接続端子に対して圧接・加熱して端子上に予め形成されたはんだ層を溶融し、接続させることで実装している。【０００４】
しかし、狭ピッチ化の進展は著しいため、従来のように電極端子を外周部に１列または２列で千鳥状に配置する手段では、電極端子間で短絡が発生したり、半導体素子と実装基板との熱膨張係数の差により接続不良などが発生したりすることがある。そこで、電極端子をエリア状に配置することで、電極端子間ピッチを広げる方法がとられてきたが、近年ではエリア配置でも狭ピッチ化の進展が著しくなり、半導体素子や実装基板の電極端子へのはんだ形成技術に関しても厳しい要求が求められている。【０００５】
従来、電極端子上へのはんだ形成技術としては、めっき法やスクリーン印刷法、ボール搭載法などが用いられているが、めっき法は狭ピッチには適するものの、工程が複雑になる点、及び設備ラインが大型化する点で生産性に問題がある。【０００６】
また、スクリーン印刷法やボール搭載法は、生産性には優れているが、マスクを用いているため狭ピッチ化に対応することが困難である。【０００７】
このような状況において、近年ＬＳＩ素子の電極端子や回路基板の接続端子上に、はんだを選択的に形成する技術がいくつか提案されている（例えば、特許文献１参照）。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く、はんだ層の一括形成ができるため、生産性にも優れており、注目されつつある。【０００８】
上記の技術として、特許文献１で提案されている技術では、まず、表面に酸化皮膜が形成されたはんだ粉末とフラックスの混合物によるはんだペーストを、接続端子が形成されている回路基板上の全面に塗布する。そして、その状態で回路基板を加熱することにより、はんだ粉を溶融させ、隣接する接続端子間で短絡を起こさずに、接続端子上に選択的にはんだ層を形成させるものである。【０００９】
しかしながら、このはんだ層形成方法では、電極端子間が狭いために、はんだペースト溶融後の洗浄を行っても、電極端子間に未溶融のはんだ粉やフラックス成分が残存し、フリップチップ実装後の使用環境下において、ブリッジ不良やマイグレーション不良が発生するといった問題があった。【００１０】
これらの問題を解決する方法として、はんだ粉を付着した支持体を、半導体素子や回路基板に重ね合わせて加熱・加圧することで、はんだ粉を選択的に電極端子上に付着させるはんだ形成技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。【００１１】
図８（ａ）〜（ｅ）は、特許文献２で提案されている実施形態におけるはんだ層形成（プリコート）を行う工程の説明図である。以下に、その工程を説明する。【００１２】
まず、支持体５１の片面に粘着剤５２を塗布する（図８（ａ））。【００１３】
次に、支持体５１に塗布した粘着剤５２の上に、粘着剤５２が隠れる程度に粉末はんだ５３を散布する（図８（ｂ））。【００１４】
その後、支持体５１上の粉末はんだ５３をブラシ５４で掻き均して、粘着剤５２に粘着されていない余剰の粉末はんだ５３を除去する（図８（ｃ））。【００１５】
一方、ワーク５５のはんだ付け部５６が形成された面には、スプレーフラクサー５７で液状フラックス５８を塗布する（図８（ｄ））。【００１６】
次に、ワーク５５のフラックス塗布面と支持体５１の粉末はんだ粘着面を重ね合わせる。このとき支持体５１の上から図示しないプレス機でワーク５５と支持体５１間に圧力をかけておく。すると粘着剤５２は追従性があるため、支持体５１に圧力をかけると、粘着剤５２に粘着された粉末はんだ５３は、はんだ付け部５６に接するようになる（図８（ｅ））。【００１７】
そして、ワーク５５と支持体５１が重ね合わせられたものを図示しない加熱装置で加熱加圧すると、粉末はんだ５３ははんだ付け部５６の界面で拡散接合される。そして、冷却した後、ワーク５５から支持体５１を除去すると、はんだ付け部５６の界面で拡散接合された粉末はんだ５３ははんだ付け部５６上に残り、レジスト５９上の粉末はんだ５３は支持体５１とともに取り除かれる。【００１８】
その後、リフロー炉ではんだ付け部５６上の粉末はんだ５３を溶融することで電極端子上にはんだ層が形成される。【００１９】
このはんだ層形成方法によれば、狭ピッチ電極端子にもはんだ形成でき、電解めっきのように大型設備ラインで複雑な工程といったことなく、高い生産性で簡易に生産できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開２０００−０９４１７９号公報
【特許文献２】ＷＯ２００６／０６７８２７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、層間絶縁膜に低誘電率膜を用いる半導体素子や脆弱な電極端子が形成された回路基板に対して、上記のような特許文献２のはんだ形成技術を用いると、はんだ転写基材（はんだ付着支持体）を剥離する際に、低誘電率膜や電極パッドが剥離してしまうという問題があった。【００２２】
近年要求される配線ルールの微細化や高速信号処理に対応する目的で、半導体素子の層間絶縁膜に低誘電率膜（いわゆるlow-k膜やＵＬＫ（Ultra Low-k）膜など）が用いられるようになってきた。低誘電率膜自体は、誘電率を下げるために多数の数ｎｍの空孔を有するポーラス状（低誘電率の密度は、例えば１．０〜１．４ｇ／ｃｍ３）とされている。【００２３】
図９（ａ）及び（ｂ）に、この脆弱な低誘電率膜を有する半導体素子上の電極端子に、上記した特許文献２のはんだ形成技術を用いてはんだ層を形成する工程を概念的に示す拡大断面図を示す。【００２４】
図９（ａ）に示す通り、突起電極６８を有する半導体素子６６にはんだ粉付着支持体（はんだ転写基材６５）を押し当て加熱する工程において、粘着剤６２と突起電極６８同士が接着する。【００２５】
粘着剤６２と突起電極６８間の接着強度が、パッド下の界面強度を上回るため、図９（ｂ）に示すように、はんだ転写基材６５を剥離する工程において、パッド下の脆弱な低誘電率膜から剥離してしまうといった問題があった。【００２６】
また、実装時の基板の反りが大きい場合、反りを吸収するようにはんだ層を厚く形成し、隣接するはんだ粉同士が接触するように隙間なく敷き詰めてはんだ転写基材を形成する必要がある。【００２７】
しかし、この場合、はんだ転写基材を半導体素子に押し当て加熱する工程にて、はんだが溶融しはんだと突起電極が拡散するだけでなく、隣接するはんだ全体が溶融拡散し、突起電極上のはんだとレジスト上のはんだとがつながった状態で凝固する。そのために、はんだ転写基材を剥離する工程で、はんだ・粘着層界面で剥離され、はんだ層は突起電極上だけでなくレジスト上にも残存し、ショート不良が発生する問題があった。【００２８】
また、シリコンから成る回路基板上に、Ｓｉとの密着力が弱いＣｕから成る電極パッドが形成されている回路基板などにおいても、上記した特許文献２のはんだ形成技術を用いてはんだ層を形成させる場合、上記と同様に、はんだ転写基材を剥離する際に、脆弱な金属パッドが回路基板から剥離してしまう。【００２９】
本発明は、上記問題に鑑み、脆弱な部分を有する半導体素子等の電子部品や回路基板に対して、適切な厚さのはんだ層を確実に形成できるはんだ転写基材の製造方法、はんだプリコート方法、及びはんだ転写基材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
上述した課題を解決するために、第１の本発明は、
基材表面に粘着層を形成する粘着層形成工程と、
前記粘着層上に、隙間を有するように複数のはんだ粉を搭載してはんだ層を形成するはんだ層形成工程と、
前記はんだ粉の前記隙間にフィラーを供給するフィラー供給工程とを備えた、はんだ転写基材の製造方法である。【００３１】
また、第２の本発明は、
基材表面に粘着層を形成する粘着層形成工程と、
前記粘着層上に、隙間を有するように複数のはんだ粉を搭載してはんだ層を形成するはんだ層形成工程と、
前記はんだ粉を覆うようにフラックスを供給するフラックス供給工程と、
前記はんだ粉の前記隙間にフィラーを供給するフィラー供給工程とを備えた、はんだ転写基材の製造方法である。【００３２】
また、第３の本発明は、
第１または第２の本発明の製造方法によって製造されたはんだ転写基材と、電極が上に形成された低誘電率層を有するワークとを、前記はんだ層の形成された面が前記電極の形成された面に対向するように重ね合わせて加熱加圧し、前記はんだ粉を前記電極に拡散接合させるはんだ接合工程と、
冷却した後、前記はんだ転写基材を前記ワークから剥離する転写基材剥離工程とを備えた、はんだプリコート方法である。【００３３】
また、第４の本発明は、
ベース層と、
前記ベース層上に配置された粘着層と、
前記粘着層上に、複数のはんだ粉が隙間を有するように配置されたはんだ層と、
前記はんだ粉の前記隙間に配置されたフィラーとを備えた、はんだ転写基材である。【００３４】
また、第５の本発明は、
前記フィラーの粒径は、前記はんだ粉の粒径よりも小さい、第４の本発明のはんだ転写基材である。【００３５】
また、第６の本発明は、
前記フィラーは、前記はんだ粉に対して濡れない材料から成る、第４または第５の本発明のはんだ転写基材である。【００３６】
また、第７の本発明は、
前記はんだ粉の上にフラックスの層が形成されている、第４〜第６のいずれかの本発明のはんだ転写基材である。【００３７】
また、第８の本発明は、
前記はんだ層は、第１領域及び第２領域を有し、
前記第１領域及び前記第２領域における前記はんだ粉の密度は異なっている、第４〜第７のいずれかの本発明のはんだ転写基材である。【００３８】
また、第９の本発明は、
前記フィラーの融点は前記はんだ粉の融点よりも高い、第４〜第８のいずれかの本発明のはんだ転写基材である。
【発明の効果】
【００３９】
本発明により、脆弱な部分を有する半導体素子等の電子部品や回路基板に対して、適切な厚さのはんだ層を確実に形成できるはんだ転写基材の製造方法、はんだプリコート方法、及びはんだ転写基材を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１におけるはんだ転写基材を概念的に示す断面図、（ｂ）本発明の実施の形態１におけるはんだ転写基材を概念的に示す平面図
【図２】（ａ）〜（ｄ）本発明の実施の形態１における、はんだ転写基材の製造方法を概念的に示す断面図
【図３】（ａ）〜（ｅ）本発明の実施の形態１における、はんだ転写基材を用いた半導体装置の製造方法を概念的に示す断面図及び斜視図
【図４】（ａ）、（ｂ）本発明の実施の形態１における、はんだ転写基材の剥離工程を概念的に説明する拡大断面図
【図５】（ａ）〜（ｅ）本発明の実施の形態２における、はんだ転写基材の製造方法及びそのはんだ転写基材を用いたはんだ転写方法を概念的に説明する断面図
【図６】（ａ）〜（ｃ）本発明の実施の形態２のはんだ転写基材を用いた、回路基板電極へのはんだコート層の製造方法を概念的に示す断面図
【図７】（ａ）本発明の実施の形態３におけるはんだ転写基材を概念的に示す断面図、（ｂ）本発明の実施の形態３におけるはんだ転写基材を概念的に示す平面図
【図８】（ａ）〜（ｅ）従来の実施形態におけるはんだ層形成（プリコート）を行う工程の説明図
【図９】（ａ）、（ｂ）従来のはんだ形成技術による、脆弱な低誘電率膜を有する半導体素子上の電極端子にはんだ層を形成する工程を概念的に示す拡大断面図
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、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。
【００４２】
（実施の形態１）
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態１におけるはんだ転写基材を概念的に示す断面図及び平面図である。
【００４３】
図１（ａ）に示す通り、本実施の形態１のはんだ転写基材５は、ベース層１と、ベース層１上に配置した粘着層２と、粘着層２に接着するように搭載された複数のはんだ粉３により形成されるはんだ層と、隣接するはんだ粉３間に隙間を有するように粘着層２上に配置されたはんだ層のはんだ粉３間に配置したフィラー４により構成される。そして、図１（ｂ）に示す通り、フィラー４は、はんだ粉３間の平面的な間隙かつ粘着層２上に配置されている。
【００４４】
ベース層１は、例えば、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、液晶ポリマー、ポリイミドなどのフィルム基材から成り、厚さが２０〜２００μｍのものを用いる。フィルム基材を用いることで、はんだ転写基材剥離工程において、自由な角度に曲げながら剥離することが可能となり、電極直下に印加される力を低減することができ、より脆弱な絶縁膜に対しても確実にパッド下界面剥離を防ぐことができる。
【００４５】
粘着層２は、例えば、アクリル系、シリコン系などの粘着剤から成る。はんだ粉３は、ＳｎＡｇＣｕ、ＳｎＡｇＢｉＩｎ、ＳｎＺｎＢｉ、Ｓｎ、Ｉｎ、ＳｎＢｉなどを用いれば良い。
【００４６】
粘着層２の厚みは、はんだ粉３の径に対応し自由に設定することができる。例えば、はんだ粉３の径が２〜１２μｍの時、粘着層２の厚みは５〜１００μｍにすればよい。
【００４７】
また、フィラー４は、はんだ溶融時にはんだが濡れずに拡散接合を起こさないような物質を選ぶことが望ましい。例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＯなどの無機フィラーや、Ａｌ、Ｆｅなどの酸化皮膜が厚い金属、アクリルなどの樹脂ビーズを用いることができる。例えば、はんだ粉の充填率が７０〜８０％の時、フィラー４は０．１〜１．５μｍ径、粉末充填率は５〜１０％にすればよい。
【００４８】
図２（ａ）〜（ｄ）は、本実施の形態１における、はんだ転写基材５の製造方法を概念的に示す断面図である。以下、はんだ転写基材５の製造方法について図２を用いて説明する。
【００４９】
（１）上述の樹脂フィルムなどのベース層１を準備する。ベース層１表面は、コロナ処理、プラズマ処理、プライマー塗布など、粘着層の接着強度を上げるための易接着処理を施しても構わない（図２（ａ））。
【００５０】
（２）ベース層１の上に、粘着フィルムの貼付けまたは粘着剤のコーティングにより粘着層２を形成する（図２（ｂ））。なお、この工程が、本発明の粘着層形成工程の一例にあたる。
【００５１】
（３）粘着層２の上から、ふるい、エアー噴射などの手段を用いて、はんだ粉３をふりかけはんだ粉３と粘着層２を接着する。その後、はんだ粉３間に隙間を設けるため、ブラシやエアーなどの手段により、余剰はんだ粉３を除去する（図２（ｃ））。なお、この工程が、本発明のはんだ層形成工程の一例にあたる。
【００５２】
（４）更に、ふるい、エアー噴射などの手段を用いて、はんだ粉３上にフィラー４を振り掛ける。この工程で、はんだ粉３間の隙間に微小フィラー４が入り込み、フィラー４と粘着層２は接着される。更に、エアー噴射などにより、はんだ粉３上に付着した余剰フィラー４を除去する（図２（ｄ））。なお、この工程が、本発明のフィラー供給工程の一例にあたる。
【００５３】
以上の工程を経て、本実施の形態１のはんだ転写基材５が完成する。
【００５４】
図３（ａ）〜（ｅ）は、本実施の形態１におけるはんだ転写基材５を用いた半導体装置の製造方法を概念的に示す断面図である。ここでは、ウエハに形成されている状態の半導体素子の電極上にはんだを形成させる例を示しており、図３（ａ）〜（ｅ）に示す各工程の断面図の左側に、それぞれの対応する斜視図を示している。
【００５５】
以下、図３を用いて本実施の形態１の半導体装置の製造方法について説明する。
【００５６】
図３（ａ）に示す通り、半導体素子６の内部には脆弱な低誘電率膜（Ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ  ＬｏｗＫ）７が形成されており、その最表面には例えばＡｕ−Ｎｉから成る突起電極８が形成されている。また、突起電極８が形成されていない部分の半導体素子６表面は、例えばシリコンナイトライドなどの絶縁膜９で覆われている。
【００５７】
なお、ここではんだ形成の対象としている半導体素子６が、本発明のワークの一例にあたる。
【００５８】
まず、突起電極８に対向するように、はんだ転写基材５のはんだ層が形成された面を重ねあわせ、加熱、加圧する。
【００５９】
すると、図３（ｂ）に示す通り、加熱により粘着層２は軟化しはんだ粉３とフィラー４が粘着層２中に埋まりながら、はんだ粉３と突起電極８は、突起電極８の界面で拡散接合される。はんだ粉３同士は間隔があり、はんだ粉３間には粘着層２が入り込むため、隣同士のはんだ粉３が溶融されつながることはない。
【００６０】
軟化した粘着層２は、突起電極８上のはんだ粉３が接合されていない部分とフィラー４を介して接着される。その後冷却した時、はんだ粉３間にアンカー状に入り込み、かつ突起電極８と接着した粘着層２は固着した状態になる。
【００６１】
次に、図３（ｃ）に示す通り、はんだ転写基材５を剥離する。突起電極８上のはんだ粉３は接合されているため、突起電極８上に残る。一方、突起電極８外の絶縁膜９上のはんだ粉３は、はんだと粘着剤（粘着層２）間の接着強度が、粘着剤（粘着層２）と絶縁膜９間の強度を上回るため、はんだ転写基材５側の粘着層２に持ち去られる。このようにして、図３（ｄ）に示す通り、突起電極８上にはんだ粉３が接合された状態になる。
【００６２】
この後、図示しないがフラックスを表面に供給しリフロー炉に投入し、はんだ粉３を完全に溶融させてもよい。溶融させることではんだ高さが均一になり、フリップチップ実装時に、確実に接合できるようになる（図３（ｅ））。
【００６３】
ここで、はんだ転写基材５の剥離工程について詳述する。
【００６４】
図４（ａ）及び（ｂ）は、本実施の形態１のはんだ転写基材の剥離工程を概念的に説明する断面図の拡大図である。
【００６５】
図４（ａ）に示すように、はんだ転写基材５上のはんだ粉３の間隙にフィラー４を充填することにより、粘着層２が突起電極８に接着する面積が減るため、突起電極８と粘着層２間の接着強度は低下する。ここで、突起電極８と粘着層２間の接着強度が、パッド下界面強度を下回るため、はんだ転写基材５剥離時にパッド剥離や低誘電率膜７の剥離・亀裂を抑制することができる。
【００６６】
したがって、図４（ｂ）に示すように、はんだ転写基材５を剥離する工程において、脆弱な低誘電率膜７から剥がれることなく、はんだ転写基材５を剥離することができる。
【００６７】
はんだ粉３溶融後のはんだ転写基材５とＡｕ―Ｎｉ電極間の界面強度を１８０°ピール試験法を用いて測定した結果、従来のようにフィラーを用いなかった場合は１０Ｎ／２５ｍｍであったのに対し、本実施の形態１によれば２Ｎ／２５ｍｍまで低減できる。
【００６８】
なお、フィラー４の粒径ははんだ粉３の粒径よりも小さいことが望ましい。フィラー４径がはんだ粉３径よりも大きい場合、はんだ転写基材５とＡｕ―Ｎｉ電極間の界面強度を下げる効果は高まるが、突起電極８へのはんだ転写量が減り、実装時の反り吸収が困難になるからである。
【００６９】
なお、図３（ｄ）に示すはんだ転写基材剥離工程の後、純水やエタノール、イソプロピレンアルコール、グリコールエーテルなどの有機溶剤を用いて洗浄しても構わない。洗浄することにより、絶縁膜９表面の突起電極８間に残存したフィラー４を確実に除去することができ、実装後はんだ接合部に残存しはんだクラックなどが発生するといった不具合を防ぐことができる。ただし、フィラー４粒径がはんだ粉３に対し、非常に小さい場合（例えば、フィラー粒径／はんだ粉＝１／２０〜１／１０の場合）は溶融はんだ粉の中にフィラー４が入り込んだとしても、はんだ粉３の物性に影響を与えないため、除去しなくても構わない。
【００７０】
また、はんだ粉３が密に充填されたはんだ転写基材５に対しても、フィラー４を充填することにより、隣接するはんだ粉３のブリッジを防ぐことができ、また粘着層２の突起電極８への接着面積が更に減るため、はんだ転写基材５とＡｕ―Ｎｉ電極間の界面強度が低減するとともに、フィラー４が剥離の起点になり、より剥がしやすくなるといった効果がある。はんだ粉が密に充填されたはんだ転写シートとしては、例えばはんだ粉粒径１０〜２０μｍ、はんだ粉充填率８０〜８５％、フィラー径１〜２μｍ、フィラー充填率５％を用いることができる。
【００７１】
また、フィラー４の融点は、はんだ粉３の融点よりも高いことが望ましい。フィラー４の融点がはんだ粉３の融点よりも低いと、はんだ粉３が突起電極８と拡散接合する際の加熱でフィラー４が溶融するため、突起電極８と粘着層２間の接着強度を低減させる効果が小さくなるからである。
【００７２】
以上のように、本実施の形態１のはんだ転写基材によれば、脆弱な誘電膜をもつ半導体素子においても、脆弱な誘電膜が剥離・亀裂を起こすことなく確実にはんだ層を形成できる。
【００７３】
（実施の形態２）
図５（ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施の形態２における、はんだ転写基材の製造方法、及びそのはんだ転写基材を用いたはんだ転写方法を概念的に説明する断面図である。
【００７４】
（１）実施の形態１で説明した樹脂フィルムなどのベース層１を準備する。ベース層１表面は、コロナ処理、プラズマ処理、プライマー塗布など、粘着層の接着強度を上げるための易接着処理を施しても構わない（図５（ａ））。例えば、樹脂フィルムには、厚さ２０〜５０μｍのポリイミドが用いられる。
【００７５】
（２）ベース層１の上に、バーコーター、スピンコータ、ディスペンサー、スプレーなどの手段を用いるか、ラミネータなどを用いて粘着フィルムを貼付けることにより、粘着層２を形成する（図５（ｂ））。例えば、粘着層２の厚みは、１０〜３０μｍにすればよい。なお、この工程が、本発明の粘着層形成工程の一例にあたる。
【００７６】
（３）粘着層２の上から、ふるい、エアー噴射などの手段を用いて、はんだ粉３をふりかけ、はんだ粉３と粘着層２を接着する。その後、はんだ粉３間に隙間を設けるため、ブラシやエアーなどの手段により、余剰はんだ粉３を除去し、はんだ層を形成する（図５（ｃ））。例えば、はんだ粉３は、粒径５〜１２μｍで、組成はＳｎＺｎＢｉ、Ｓｎ、ＳｎＢｉ、ＳｎＡｇＣｕから成る。なお、この工程が、本発明のはんだ層形成工程の一例にあたる。
【００７７】
（４）更に、ジェットディスペンサー、フラクサーなどを用いて、はんだ粉３の上からフラックス１０を全面に塗布し、フラックス層を形成する（図５（ｄ））。例えばフラックス層は５〜１５μｍにすればよい。なお、この工程が、本発明のフラックス供給工程の一例にあたる。
【００７８】
（５）更に、ふるい、エアー噴射などの手段を用いて、フラックス層の上にフィラー４を振り掛ける。この工程で、はんだ粉３間の隙間に微小フィラー４が入り込み、フィラー４と粘着層２は接着される。更に、エアー噴射などにより、はんだ粉３上に付着した余剰フィラー４を除去する（図４（ｅ））。フィラー４として、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＯなどの無機フィラーや、Ａｌ、Ｆｅなどの酸化皮膜が厚い金属、アクリルなどの樹脂ビーズを用いることができる。例えば、はんだ粉３の充填率が６０〜７０％の時、フィラー４は１〜３μｍ径、粉末充填率は１０〜２０％にすればよい。なお、この工程が、本発明のフィラー供給工程の一例にあたる。
【００７９】
以上の工程を経て、本実施の形態２のはんだ転写基材１５が完成する。
【００８０】
次に、図６（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態２におけるはんだ転写基材１５を用いた、回路基板電極へのはんだコート層の製造方法を概念的に示す断面図である。
【００８１】
以下、回路基板電極へのはんだコート層の製造方法について図６を用いて説明する。
【００８２】
図６（ａ）に示すように、シリコンから成る回路基板１１の表面上に、エリア状配置に設けられた複数の電極パッド１２と、電極パッド１２間を結ぶ配線（図示しない）とから成る表面配線層が設けられている。また、表面配線層の上には、電極パッド１２より大きな径で電極パッド１２が表面に露出するようにソルダーレジスト層１３が設けられている。
【００８３】
例えば、表面配線層は、層厚１２〜１８μｍでＣｕから成り、特に電極パッド１２は、５０μｍ径で、１００μｍピッチで設けられている。例えば、ソルダーレジスト１３は感光性熱硬化樹脂から成り、層厚２０μｍで形成され、電極パッド１２が露出するように、電極パッド１２の位置に合わせて、６０μｍの開口部を有する。また、露出した電極パッド１２表面には、例えば水溶性プリフラックス材などから成る防錆処理が施されている（図示しない）。
【００８４】
なお、はんだ転写基材１５は、加熱・加圧時に、圧力とフラックス１０の対流によりフィラー４が移動するため、図６（ａ）に示すように、振り掛けたフィラー４の一部が粘着層２表面に付着する。
【００８５】
なお、ここではんだ形成の対象とする回路基板１１が、本発明のワークの一例にあたる。
【００８６】
このような回路基板１１に対して、図６（ｂ）に示すように、本実施の形態２によるはんだ転写基材１５を対向させて搭載し、加熱・加圧を行う。この過程では、以下のような現象が起きる。
【００８７】
加熱・加圧に伴い、粘着層２の粘着剤は軟化するとともに、フラックス材１０も活性化する。活性化したフラックス材１０は、はんだ粉３表面及び回路基板１１の電極パッド１２表面上の酸化皮膜を除去する。
【００８８】
更に、はんだ粉３が溶融するまで温度を上げると、溶融したはんだ粉３は酸化皮膜が除去されたＣｕと拡散接合が始まる。その後、常温になるまで冷却すると、溶融していたはんだは凝固し、はんだ粉３とＣｕから成る電極パッド１２との間に金属間化合物が形成される。
【００８９】
一方、反応せずに残ったフラックス材１０は粘着層２の中に含浸することで、その接着強度は本来粘着層２が持つ接着強度より増し、実施の形態１に比べ、より強固に粘着層２と電極パッド１２は固着する。しかし、粘着層２と電極パッド１２の間には、多数のフィラー４が介在するために、フィラー４を添加しない場合よりも接着強度が下がる。
【００９０】
例えば、フラックス含有転写シートとＣｕとの接着強度を１８０°ピール剥離試験を用いて測定した結果、フィラー含有率０％の場合１８〜２３Ｎであったのに対し、フィラー４を１５％添加することで、４〜６Ｎまで下げることができた。
【００９１】
本実施の形態２のようなはんだ転写基材１５を用いて、上記回路基板１１にはんだ層を形成した結果、図６（ｃ）に示すように、Ｓｉと密着力の弱いＣｕ電極パッド１２に対しても、Ｃｕ電極パッド１２を剥がすことなく、電極パッド１２上に複数のはんだ粉３からなるはんだ層を形成することができる。
【００９２】
なお、図６（ｃ）に示すようにはんだ転写基材１５を剥離した後、回路基板１１の表面に第２のフラックス材を供給し、その後リフロー炉で加熱しても構わない。この工程を追加することにより、電極パッド１２上のはんだ粉３同士が溶融し電極パッド１２と拡散接合し、はんだ層が形成される。この時、はんだ粉３とフィラー４は濡れないため、溶融はんだの対流によりフィラー４ははんだ表面に押し出される。その後、溶剤や純水槽に上記回路基板１１を浸漬させ、加熱しながら超音波を印加し洗浄すれば、第２のフラックス材と共にはんだ表面のフィラー４は除去される。
【００９３】
以上のように、本実施の形態２のはんだ転写基材１５を用いれば、脆弱な電極パッドにおいても、パッド界面剥離を起こすことなく、確実にはんだ層を形成することができる。
【００９４】
（実施の形態３）
図７（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態３におけるはんだ転写基材を概念的に示す断面図及び平面図である。
【００９５】
図７（ａ）に示す通り、ベース層１の上に全面に粘着層２が設けられており、粘着層２の上にははんだ粉３とフィラー４が接着されている。ここで、粘着層２の表面において、はんだ粉３が密な領域と疎な領域が存在する。例えば、密な領域でははんだ粉３の充填率が７５〜８５％であるのに対し、疎な領域では、０〜１５％である。
【００９６】
この例では図７（ｂ）に示す通り、平面的には、外周部がはんだ粉３が密な領域、内周部が疎な領域である。
【００９７】
はんだ転写基材を、外周部１列または２列に電極端子が配置された半導体素子に適用する場合、電極端子の無い内周部にははんだ粒子は不要である。
【００９８】
このような場合に、図７に示したような本実施の形態３のはんだ転写基材を用いると、はんだが無く直接粘着剤と半導体素子表面が接着する領域に対して、フィラー４が介在することにより、半導体素子表面と粘着剤との接着面積が減るため、ピール強度を下げることができる。それに伴い、はんだ転写基材を剥離する強度が下がるため、はんだ粉３が密にある部分に対しても低い剥離強度で剥がすことが可能になる。
【００９９】
なお、図７に示す構成において、はんだ転写基材の粘着層２表面の周囲部分が、本発明の第１領域の一例にあたり、粘着層２表面の中央部分が、本発明の第２領域の一例にあたる。
【０１００】
なお、ここでは、外周部の四辺に沿って電極端子が配置された半導体素子を例に説明したが、例えば、外周部の対向する２つの辺に沿ってのみ電極端子が配置された半導体素子に適用する場合には、はんだ転写基材の粘着層２表面の対向する２つの辺の近傍のみはんだ粉を密に配置し、その他の部分を疎な領域とすればよい。対象とする半導体素子などのワークの電極配置に対応させて、はんだ粉を密にする領域と疎にする領域を形成させればよい。
【０１０１】
なお、各実施の形態では、脆弱な低誘電率膜を有する半導体素子及びＳｉに対して密着力の弱いＣｕ電極パッドを有する回路基板を例に説明したが、本発明のはんだ転写基材及びその製造方法は、これらの構成に限らず、脆弱な膜や層、剥がれやすい部材などの、表面に脆弱な部分を有する半導体素子や回路基板などに適用できる。
【０１０２】
以上に説明したように、本発明のはんだ転写基材及びその製造方法によれば、はんだ粉間の隙間でかつ粘着剤上にフィラーが介在するため、粘着剤と突起電極間の接着面積が減り、粘着剤と突起電極間の強度を低減することが出来、その強度がパッド下の界面強度や脆弱な膜の破壊強度を下回るので、はんだ転写基材を剥離する工程においても、パッド下の脆弱な低誘電率膜や電極パッドが剥離したりすることを防ぐことができる。また、はんだ溶融時にはんだ粉同士の間に常にフィラーが介在するため、はんだ粉同士が接触するように隙間なく敷き詰めても、はんだショート不良の発生を防ぐことができる。
【０１０３】
このようなはんだ転写基材及びその製造方法によれば、低誘電率膜のような脆弱な膜を有する半導体素子等の電子部品や回路基板に対して、脆弱な膜の剥離・亀裂を発生させることなく、適切な厚さのはんだ層を確実に形成できる。
【０１０４】
また、本発明のはんだ転写基材及びその製造方法は、はんだ粉間の隙間でかつ粘着剤上にフィラーが介在することを特徴とするはんだ転写基材及びその製造方法であり、狭ピッチの接続においても高い信頼性を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明に係るはんだ転写基材の製造方法、はんだプリコート方法及びはんだ転写基材は、脆弱な部分を有する半導体素子等の電子部品や回路基板に対して適切な厚さのはんだ層を確実に形成できる効果を有し、狭ピッチ化が進展する半導体素子や、低誘電率材料などからなる層間絶縁膜を有する半導体素子などを実装する実装分野において特に有用である。
【符号の説明】
【０１０６】
１  ベース層
２  粘着層
３  はんだ粉
４  フィラー
５  はんだ転写基材
６  半導体素子
７  低誘電率膜
８  突起電極
９  絶縁膜
１０  フラックス（フラックス材）
１１  回路基板
１２  電極パッド
１３  ソルダーレジスト
１５  はんだ転写基材
５１  支持体
５２  粘着剤
５３  粉末はんだ
５４  ブラシ
５５  ワーク
５６  はんだ付け部
５７  スプレーフラクサー
５８  液状フラックス
５９  レジスト
６２  粘着剤
６３  粉末はんだ
６５  はんだ転写基材
６６  半導体素子
６７  低誘電率膜
６８  突起電極
【図１】
2012063386.tif 000003
【図２】
2012063386.tif 000004
【図３】
2012063386.tif 000005
【図４】
2012063386.tif 000006
【図５】
2012063386.tif 000007
【図６】
2012063386.tif 000008
【図７】
2012063386.tif 000009
【図８】
2012063386.tif 000010
【図９】
2012063386.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成25年3月14日(2013.3.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
粘着剤６２と突起電極６８間の接着強度が、パッド下の界面強度を上回るため、図９（ｂ）に示すように、はんだ転写基材６５を剥離する工程において、パッド下の脆弱な低誘電率膜６７から剥離してしまうといった問題があった。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
また、実装時の基板の反りが大きい場合、反りを吸収するようにはんだ層を厚く形成し、隣接するはんだ粉６３同士が接触するように隙間なく敷き詰めてはんだ転写基材を形成する必要がある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
しかし、この場合、はんだ転写基材を半導体素子に押し当て加熱する工程にて、はんだが溶融しはんだと突起電極が互いに拡散するだけでなく、隣接するはんだ全体が溶融拡散し、突起電極上のはんだとレジスト上のはんだとがつながった状態で凝固する。そのために、はんだ転写基材を剥離する工程で、はんだ・粘着層界面で剥離され、はんだ層は突起電極上だけでなくレジスト上にも残存し、ショート不良が発生する問題があった。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
また、フィラー４は、はんだ溶融時に、フィラー４に対してはんだが濡れずまた拡散接合を起こさないような物質を選ぶことが望ましい。例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＯなどの無機フィラーや、Ａｌ、Ｆｅなどの酸化皮膜が厚い金属、アクリルなどの樹脂ビーズを用いることができる。例えば、はんだ粉の充填率が７０〜８０％の時、フィラー４は０．１〜１．５μｍ径、粉末充填率は５〜１０％にすればよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
すると、図３（ｂ）に示す通り、加熱により粘着層２は軟化しはんだ粉３とフィラー４が粘着層２中に埋まりながら、はんだ粉３と突起電極８は、突起電極８の界面で互いに拡散接合される。はんだ粉３同士は間隔があり、はんだ粉３間には粘着層２が入り込むため、隣同士のはんだ粉３が溶融されつながることはない。
【手続補正６】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材表面に粘着層を形成する粘着層形成工程と、
前記粘着層上に、隙間を有するように複数のはんだ粉を搭載してはんだ層を形成するはんだ層形成工程と、
前記はんだ粉の前記隙間にフィラーを供給するフィラー供給工程とを備えた、はんだ転写基材の製造方法。
【請求項２】
基材表面に粘着層を形成する粘着層形成工程と、
前記粘着層上に、隙間を有するように複数のはんだ粉を搭載してはんだ層を形成するはんだ層形成工程と、
前記はんだ粉を覆うようにフラックスを供給するフラックス供給工程と、
前記はんだ粉の前記隙間にフィラーを供給するフィラー供給工程とを備えた、はんだ転写基材の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２の製造方法によって製造されたはんだ転写基材と、電極が上に形成された低誘電率層を有するワークとを、前記はんだ層の形成された面が前記電極の形成された面に対向するように重ね合わせて加熱加圧し、前記はんだ粉を前記電極に拡散接合させるはんだ接合工程と、
冷却した後、前記はんだ転写基材を前記ワークから剥離する転写基材剥離工程とを備えた、はんだプリコート方法。
【請求項４】
ベース層と、
前記ベース層上に配置された粘着層と、
前記粘着層上に、複数のはんだ粉が隙間を有するように配置されたはんだ層と、
前記はんだ粉の前記隙間に配置されたフィラーとを備えた、はんだ転写基材。
【請求項５】
前記フィラーの粒径は、前記はんだ粉の粒径よりも小さい、請求項４に記載のはんだ転写基材。
【請求項６】
前記フィラーは、前記はんだ粉に対して濡れない材料から成る、請求項４に記載のはんだ転写基材。
【請求項７】
前記はんだ粉の上にフラックスの層が形成されている、請求項４に記載のはんだ転写基材。
【請求項８】
前記はんだ層は、第１領域及び第２領域を有し、
前記第１領域及び前記第２領域における前記はんだ粉の密度は異なっている、請求項４に記載のはんだ転写基材。
【請求項９】
前記フィラーの融点は前記はんだ粉の融点よりも高い、請求項４に記載のはんだ転写基材。
【国際調査報告】
2012063386.tif 000012
2012063386.tif 000013
2012063386.tif 000014
2012063386.tif 000015