(57)【要約】【課題】従来のバンプ形成用シートは、少しの振動や衝撃、或いは擦れ等で穴からはんだボールが脱落したり、一つの穴の中に複数のはんだボールが入っていたりすることがあり、ウエハー素子のような微小な電極へのはんだバンプ形成を完全に行うことができなかった。【解決手段】本発明のバンプ形成用シートは、耐熱シートにバンプ形成箇所と同一位置で同数の有底穴が刻設されており、該有底穴の壁面や底面、或いはその両方に粘着層が露呈している。また本発明のバンプ形成用シートの製造方法は、上側耐熱シートと下側耐熱シートの間に粘着層を挟んで多層構成の耐熱シートとし、該耐熱シートにレーザー照射装置で有底穴を刻設する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底穴内にはんだボールが挿入された耐熱シートを電子部品用基板に載置した状態で加熱することにより電子部品用基板の電極にはんだバンプを形成するバンプ形成用シートにおいて、有底穴の内部に粘着層が露呈していて、しかも有底穴の中にははんだボールが該粘着層で粘着保持されていることを特徴とするバンプ形成用シート。
【請求項２】
前記耐熱シートは、樹脂、金属、セラミック、紙から選ばれた１種、またはこれらの組合わせであることを特徴とするバンプ形成用シート。
【請求項３】
前記粘着層は、有底穴の壁面に露呈していることを特徴とする請求項１記載のバンプ形成用シート。
【請求項４】
前記粘着層は、有底穴の底面に露呈していることを特徴とする請求項１記載のバンプ形成用シート。
【請求項５】
前記有底穴は、縦断面形状がテーパー状となっていることを特徴とする請求項１記載のバンプ形成用シート。
【請求項６】
前記有底穴は、縦断面形状がストレート状となっていることを特徴とする請求項１記載のバンプ形成用シート。
【請求項７】
前記有底穴の深さは、該有底穴に挿入するはんだボールの直径の１／３以上で直径よりも小さいことを特徴とする請求項１記載のバンプ形成用シート。
【請求項８】
前記有底穴の深さは、該有底穴に挿入するはんだボールの直径の１／２以上で直径よりも小さいことを特徴とする請求項１記載のバンプ形成用シート。
【請求項９】
耐熱シートの表面は、粘着力の弱いカバー層で被着されていることを特徴とする請求項１記載のバンプ形成用シート。
【請求項１０】
上側耐熱シートと下側耐熱シートを粘着層で張り付けて多層構成の耐熱シートを作製し、上側耐熱シートの表面から穿設装置でバンプを形成すべき電子部品基板の電極と同一位置にはんだボールが挿入可能な有底穴を穿設した後、該有底穴にはんだボールを挿入して有底穴の壁面に露呈した粘着層ではんだボールを粘着保持させたことを特徴とするバンプ形成用シートの製造方法。
【請求項１１】
上側耐熱シートの表面から穿設装置でバンプを形成すべき電子部品基板の電極と同一位置にはんだボールが挿入可能な貫通穴を穿設した後、該上側耐熱シートと下側耐熱シートを粘着層で張り付けて有底穴を形成し、該有底穴にはんだボールを挿入して有底穴の底面に露呈した粘着層ではんだボールを粘着保持させたことを特徴とするバンプ形成用シートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品基板の電極にはんだバンプを形成するのに使用するバンプ形成用シートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
BGAやCSPのような多機能部品は、多機能部品用基板の裏面に多数の電極が設置されている。該多機能部品をプリント基板に実装する際は、はんだで接続する。一例として多機能部品を構成する基板の電極には予めはんだバンプを形成しておき、該はんだバンプをプリント基板上に印刷したソルダペーストと位置合わせをし、リフロー炉で加熱してはんだバンプを溶融させることにより多機能部品とプリント基板のはんだ付けを行っている。
【０００３】
ところで多機能部品の内部では、ウエハー素子と多機能部品用基板とが電気的に接続されている。この接続方法としてはワイヤーボンディング法とフェースダウン法がある。
【０００４】
ワイヤーボンディング法とは、ベース基板上にウエハー素子を接着剤やはんだで固定した後、ウエハー素子の電極とベース基板の電極とを細い金線で接続するものである。このワイヤーボンディング法は、ウエハー素子の周囲だけに電極があるような場合は、ベース基板と金線で接続できるが、電極がウエハー素子全体に存在するような場合は金線での接続ができない。なぜならば周囲の電極を金線で接続してから中心部の電極を接続する場合、中心部を接続した金線は周囲の電極を接続した金線の上を通ってベース基板の電極に接続しなければならないため、周囲の金線と中心部の金線とが接触する恐れがあるからである。またワイヤーボンディング法は、高価な金を使用すること、そして金を数十μｍまでの細さに加工すること等から、材料費が非常に高価となるという問題がある。
【０００５】
フェースダウン法とは、前述多機能部品をプリント基板に実装する際と同様に、はんだバンプで導通を行う方法である。例えば、ウエハー素子の電極に予めはんだバンプを形成しておき、該はんだバンプとベース基板の電極とを一致させてから、加熱および加圧下ではんだバンプを溶融させることによりウエハー素子とベース基板とを電気的に接続する。このフェースダウン法では、ウエハー素子全体に電極が存在していてもワイヤーボンディングのように金線同士が接触するような心配が全くない。またバンプとなるはんだは、金線よりも安価であるばかりでなく、一度の処理で全てのウエハー素子の電極とベース基板の電極とを接続できるため生産性にも優れたものである。
【０００６】
フェースダウンのはんだバンプを形成するために従来からシートやマスクを用いてはんだバンプを形成する方法が提案されていた。このシートを用いる方法としては特開平８−３０９５２３号や特開２００１−１９６７３０号がある。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−３０９５２３号公報
【特許文献２】特開２００１−１９６７３０号公報
【０００８】
特開平８−３０９５２３号では、所定位置に金属ボールよりも小径の穴が穿設されたマスクに粘着シートを張り付け、マスクの穴を介して金属ボールを挿入し、粘着シートで金属ボールを粘着保持する。そして金属ボールを電子部品用基板の電極上に塗布したフラックスで粘着保持してから粘着シートを剥がし取り、その後マスクを除去して電子部品用基板の電極上に金属ボールを転写する。
【０００９】
特開２００１−１９６７３０号では、マスク付きトレイの穴にはんだボールを挿入後、該はんだボールを熱剥離シートで粘着保持し、はんだボールを電子部品用基板の電極に合わせて熱剥離シートとともに載置する。そして熱剥離シートとはんだボールを一緒に加熱して、電極にはんだバンプを形成し、その後、熱剥離シートを除去する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
特開平８−３０９５２３号は、マスクの穴を介して粘着シートに粘着保持した金属ボールを、フラックスが塗布された電子部品用基板の電極上に載置してから粘着シートとマスクを除去する。このとき電極上では金属ボールが粘着力の弱いフラックスだけで保持されていることになる。このように金属ボールがフラックスで基板の電極に粘着保持されていると、搬送中の振動や傾きで金属ボールが電極上から脱落したり、或いは加熱時のフラックスの流動とともに金属ボールも電極上から移動したりすることがある。
【００１１】
また特開２００１−１９６７３０号は、所定の位置にはんだボールが粘着された熱剥離シートをはんだボールとともに加熱してはんだボールを溶融することにより電極上にはんだバンプを形成するものである。ここでは熱剥離シートとともにはんだボールを溶融するため、加熱時に脱落したり移動したりすることはない。この発明は、熱剥離シートにはんだボールを粘着させるときには、はんだボールは所定の位置にあるが、粘着シートにはんだボールを粘着させてから直ぐに次の工程に移らないと、粘着シートに衝撃や振動が加わった場合、はんだボールが粘着シートから脱落する危険性がある。従って、この発明は、はんだボールを粘着させた粘着シートだけを別途作製しておくことがでいきないため、いつでもバンプ形成に使用できないという融通性に欠けている。
【００１２】
本発明は、振動やショックで脱落せず、しかもはんだバンプ形成時にいつでも何処でも使用できるというバンプ形成用シートおよびその製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、球状物を穴の中に入れて穴の中で粘着しておけば、振動や衝撃が加わったりしても球状物は穴から脱落しないこと、またはんだボールを穴の中に入れたまま加熱すれば、はんだボールは移動せず、必ずその箇所で溶融すること等に着目して本発明を完成させた。
【００１４】
本発明は、有底穴内にはんだボールが挿入された耐熱シートを電子部品用基板に載置した状態で加熱することにより電子部品用基板の電極にはんだバンプを形成するバンプ形成用シートにおいて、有底穴の内部に粘着層が露呈していて、しかも有底穴の中にははんだボールが該粘着層で粘着保持されていることを特徴とするバンプ形成用シートである。
【００１５】
また本発明は、上側耐熱シートと下側耐熱シートを粘着層で張り付けて多層構成の耐熱シートを作製し、上側耐熱シートの表面から穿設装置でバンプを形成すべき電子部品基板の電極と同一位置にはんだボールが挿入可能な有底穴を穿設した後、該有底穴にはんだボールを挿入して有底穴の壁面に露呈した粘着層ではんだボールを粘着保持させたことを特徴とするバンプ形成用シートの製造方法である。
【００１６】
さらにまた本発明は、上側耐熱シートの表面から穿設装置でバンプを形成すべき電子部品基板の電極と同一位置にはんだボールが挿入可能な貫通穴を穿設した後、該上側耐熱シートと下側耐熱シートを粘着層で張り付けて有底穴を形成し、該有底穴にはんだボールを挿入して有底穴の底面に露呈した粘着層ではんだボールを粘着保持させたことを特徴とするバンプ形成用シートの製造方法である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明のバンプ形成用シートに使用する耐熱シートは、長時間にわたって耐熱性を有する必要はなく、はんだボールを加熱してはんだボールが溶融するまでの間、炭化したり変形したりしないものであれば如何なる材料でも使用可能である。本発明に使用して好適な材料としては、樹脂、金属、セラミック、紙、およびこれらを適宜組合わせたものである。また本発明に使用可能な樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ガラス・エポキシ樹脂が挙げられる。
【００１８】
有底穴内の粘着層は、有底穴の壁面や底面、或いは壁面と底面の両面に露呈していてもよい。有底穴の壁面に粘着層が露呈する場合、有底穴にはんだボールを挿入したときに、はんだボールが壁面に接する位置である。つまり粘着層ではんだボールを粘着保持できるような位置に粘着層が露呈するようにする。
【００１９】
本発明における有底穴は、縦断面がコップのようなテーパー状、或いはストレート状である。有底穴がテーパー状であると、バンプ形成用シートの作製時、はんだボールを挿入しやすくなる。また有底穴がストレート状であると、はんだボールは強い振動や衝撃に遇っても、さらに出にくくなる。
【００２０】
有底穴の深さは、少なくとも有底穴に挿入するはんだボールの直径の１／３以上、好ましくは１／２以上であり、はんだボールの直径よりも小さくする。有底穴の深さがはんだボールの直径の１／３よりも浅いと、有底穴に挿入したはんだボールが横方からの力を受けたときに容易に脱落してしまう。さらに横方からの力に対して抗性を持たせるのであれば、有底穴の深さをはんだボールの直径の１／２以上にする。また有底穴の深さは、はんだボールの直径よりも小さくする。有底穴の深さがはんだボールの直径よりも小さいと、有底穴に挿入したはんだボールが有底穴から突出するため、はんだバンプ形成用シートを電子部品用基板上に載置したときに、有底穴から突出したはんだボールが電極に接触し、加熱してはんだボールを溶融させたときに、溶融したはんだは必ず電極に付着するようになる。耐熱シートからのはんだボールの突出状態は、電極との接触性に多いに関係するため、できるだけ大きく突出させた方が有利である。
【００２１】
有底穴にはんだボールを挿入した耐熱シートの表面にフィルムまたは樹脂コーティング等のカバー層を被着しておくと、バンプ形成用シートの輸送時に他のシートと重ねても擦れて脱落したり、大きな衝撃や振動が加わっても、はんだボールは有底穴から脱落したりすることがなくなる。
【００２２】
本発明のバンプ形成用シートの製造方法で耐熱シートに穴を穿設する手段としては、ドリル加工、放電加工、パンチング加工、フォトレジスト加工、転写加工、レーザー加工、等がある。本発明の製造方法に最適な手段は、レーザー加工である。レーザー加工は作業速度が非常に早いため、多数の穴の形成が極めて短時間でできるばかりでなく、精度が良好であるため微小な穴でも正確に形成できる。
【００２３】
本発明の製造方法において、耐熱シートの有底穴にはんだボールを落とし込むには、耐熱シート上に多数のはんだボールを置き、該はんだボールをブレード、ゴム、布、紙、ソフトブラシ等で掃きならすことにより容易に行える。
【００２４】
【実施例】
以下図面に基づいて本発明のバンプ形成用シートを説明する。図１はテーパー状の有底穴の壁面に粘着層が露呈した実施例の断面図、図２はテーパー状の有底穴の底面に粘着層が露呈した実施例の断面図、図３はストレート状の有底穴の壁面に粘着層が露呈した実施例の断面図、図４は有底穴にはんだボールを挿入したシートの表面にカバー層が被着された状態の断面図である。
【００２５】
耐熱シート１には、図示しない電子部品基板電極の電極と同一位置に多数の有底穴２・・・が穿設されており、該有底穴の中にははんボール３・・・が挿入されている。有底穴２は、はんだボールが容易に挿入できる大きさである。
【００２６】
図１に示す実施例のはんだバンプ形成用シートは、有底穴２がコップのように縦断面がテーパー状となっており、有底穴２の壁面４には粘着層５が露呈している。粘着層５は、上側耐熱シート６と下側耐熱シート７との間で露呈していて、その位置ははんだボール３が壁面４に接するところである。有底穴の深さｈははんだボール３の直径ｄの１／２以上であり、該直径よりも小さくなっていて、はんだボールの上部が有底穴から突出している。
【００２７】
図２に示す実施例は、有底穴がテーパー状であり、粘着層５が有底穴２の底面８に露呈している。有底穴の底面に粘着層を露呈させるためには、所定の位置に多数の穴が穿設された上側耐熱シート６と下側耐熱シート７の間に粘着層５を挟むようにする。
【００２８】
図３に示す実施例は、有底穴２がストレート状であり、粘着層５が有底穴２の壁面４に露呈している。
【００２９】
図４に示す実施例は、耐熱シート１の表面にフィルム１０が被着されたバンプ形成用シートである。フィルム１０は、フィルムまたは樹脂コーティングにより得られる。
【００３０】
次に粘着層が有底穴の壁面に露呈したバンプ形成用シートの製造方法を図５で説明する。
【００３１】
▲１▼上側耐熱シート６と下側耐熱シート７の間に粘着層１１を挟み込んで多層の耐熱シート１を作製する。
▲２▼上側耐熱シート６の上方からレーザー照射装置１２で所定の位置に有底穴２・・・を穿設する。有底穴は、はんだボールが容易に挿入できる大きさである。上側耐熱シート６と下側耐熱シート７の間に粘着層１１が挟まれているため、有底穴２の壁面４には粘着層５が露呈する。
▲３▼有底穴が刻設された耐熱シート１の表面に多数のはんだボール３・・・を置き、ソフトブラシ１３で該はんだボールを掃きならし、全ての有底穴２・・・にはんだボールを一個ずつ挿入する。有底穴内に挿入されたはんだボール３は粘着層５で粘着保持される。
【００３２】
続いて粘着層が有底穴の底面に露呈したバンプ形成用シートの製造方法を図６で説明する。
【００３３】
▲１▼厚さがはんだボールの半径よりも大きく直径よりも小さい上側耐熱シート６にレーザー照射装置１２で所定の位置に貫通穴１４・・・を穿設する。
▲２▼貫通穴１４が穿設された上側耐熱シート６と下側耐熱シート７の間に粘着層１１を挟み込んで多層の耐熱シート１を作製する。このとき上側耐熱シート６の下面に粘着層１１と下側耐熱シート７を張り付けるため、上側耐熱シートに穿設した貫通穴は有底穴２となり、有底穴２の底面１５に粘着層５が露呈する。
▲３▼有底穴が刻設された耐熱シート１の表面に多数のはんだボール３・・・を置き、ソフトブラシ１３で該はんだボールを掃きならし、全ての有底穴にはんだボールを一個ずつ挿入する。
【００３４】
ここで有底穴の壁面に粘着層が露呈したバンプ形成用シートを用いたバンプ形成について説明する。ウエハー素子は、電極径が１００μｍ、電極数が１，０００個である。該ウエハー素子にはんだバンプを形成するためのシートは、厚さが５０μｍのポリエステル樹脂にウエハー素子の電極位置と同一位置で同一個数の有底穴が刻設されている。該有底穴の底面には粘着層が露呈しており、有底穴内には直径１００μｍのはんだボール（Sn-3Ag-0.5Cu)が挿入され、粘着層で穴内に保持されている。また耐熱シートの表面には粘着力の極めて弱いポリエステルフィルムのカバー層が被着されている。
【００３５】
上記バンプ形成用シートに被着されているカバー層を除去し、はんだボールがウエハー素子の電極と一致するようにして、バンプ形成用シートをウエハー素子の上に載置する。ウエハーの電極には予めフラックスが塗布してある。バンプ形成用シートを載置したウエハー素子を加熱圧着装置により２５０℃、４Ｋｇｆで加熱圧着してはんだ付けを行い、はんだ付け後、ウエハー素子上から耐熱シートを除去したところ、全ての電極にはんだバンプが形成されていた。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のバンプ形成用シートは、はんだボールが有底穴内で粘着により保持されているため、多少の振動や衝撃で穴から脱落することがなく、またウエハー素子のように極めて微小で多数ある電極に対しても必ず一個ずつはんだバンプを形成できるという信頼性に富むものである。さらに本発明のバンプ形成用シートは、高価な治具が必要でなく、高精度のはんだバンプを簡単に実現できることの意義は大きい。そして本発明のバンプ形成用シートの製造方法は、有底穴の内部に簡単に粘着層を形成できるため安価であるという経済性に優れたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】はテーパー状の有底穴の壁面に粘着層が露呈した実施例の断面図
【図２】テーパー状の有底穴の底面に粘着層が露呈した実施例の断面図
【図３】ストレート状の有底穴の壁面に粘着層が露呈した実施例の断面図
【図４】有底穴にはんだボールを挿入したシートの表面にフィルムが被着された状態の断面図
【図５】バンプ形成用シートの製造方法を説明する図
【図６】他のバンプ形成用シートの製造方法を説明する図
【符号の説明】
１  耐熱シート
２  有底穴
３  はんだボール
４  有底穴の壁面
５  粘着層
ｈ  有底穴の深さ
ｄ  はんだボールの直径
【図１】
2004193334.tif 000003
【図２】
2004193334.tif 000004
【図３】
2004193334.tif 000005
【図４】
2004193334.tif 000006
【図５】
2004193334.tif 000007
【図６】
2004193334.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成15年12月3日(2003.12.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
本発明のバンプ形成用シートの製造方法で耐熱シートに穴を穿設する手段としては、ドリル加工、放電加工、パンチング加工、フォトレジスト加工、レーザー加工、等がある。本発明の製造方法に最適な手段は、レーザー加工である。レーザー加工は作業速度が非常に早いため、多数の穴の形成が極めて短時間でできるばかりでなく、精度が良好であるため微小な穴でも正確に形成できる。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
ここで有底穴の底面に粘着層が露呈したバンプ形成用シートを用いたバンプ形成について説明する。ウエハー素子は、電極径が１００μｍ、電極数が１，０００個である。該ウエハー素子にはんだバンプを形成するためのシートは、厚さが５０μｍのポリエステル樹脂にウエハー素子の電極位置と同一位置で同一個数の有底穴が刻設されている。該有底穴の底面には粘着層が露呈しており、有底穴内には直径１００μｍのはんだボール（Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ）が挿入され、粘着層で穴内に保持されている。また耐熱シートの表面には粘着力の極めて弱いポリエステルフィルムのカバー層が被着されている。