(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロジン、チキソ剤および溶剤からなるフラックス：５〜２０質量％を含有し、残りが平均粒径：５μｍ以下のはんだ合金粉末からなるはんだペーストを塗布し、この塗布したはんだペーストの上に溶媒に活性剤を溶解した活性剤含有活性物を塗布し、次いでリフロー処理することを特徴とする微細はんだバンプの形成方法。
【請求項２】
前記溶媒に活性剤を溶解した活性剤含有活性物は、活性剤：１〜５０質量％を含有し、残部が溶媒からなることを特徴とする請求項１記載の微細はんだバンプの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、微小はんだバンプを形成する方法に関するものであり、さらにこの発明は、この微小はんだバンプを形成する方法で使用するための活性剤を含まないフラックスと微細はんだ合金粉末とで構成されているはんだペーストおよび活性剤含有活性物に関するものであり、さらにこの発明ははんだペーストに含まれる活性剤を含まないフラックスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、はんだペーストを印刷などの方法で基板または配線の上に塗布し、このはんだペーストを塗布した基板または配線をリフロー処理することによりはんだバンプを形成している。この時使用されるはんだペーストは、フラックス：５〜２０質量％を含有し、残部がはんだ合金粉末からなる混合体からなるもので、前記はんだ合金粉末は、平均粒径が０．１〜６０μｍの範囲内にあり、このはんだ合金粉末は、
Ｐｂ：３０〜６０質量％を含有し、残部がＳｎおよび不可避不純物からなる成分組成を有するＳｎ−Ｐｂ系合金粉末、
Ｓｎ：３〜１０質量％を含有し、残部がＰｂおよび不可避不純物からなる成分組成を有するＰｎ−Ｓｎ系合金はんだ合金粉末、
Ｓｎ：４０〜１００質量％を含有し、残部がＡｇ，Ｃｕ，Ｂｉ，Ｓｂ，ＩｎおよびＺｎの群よりえらばれた１種または２種以上からなる成分組成を有するＰｂフリーＳｎ基はんだ合金粉末、などが知られている。
【０００３】
さらに、前記フラックスは、ロジン、活性剤、チキソ剤および溶剤からなることが知られており、その配合組成は、活性剤：０．０５〜１０．０質量％、溶剤：２０〜５５質量％、チキソ剤：１．０〜１０質量％を含有し、その他添加剤を０．０５〜５．０質量％を含有し、残部がロジンからなることが知られている。
前記ロジンの具体的なものとしては、ロジンおよびその変性ロジン等の誘導体からなるロジン系樹脂、合成樹脂、またはこれらの混合体などが知られており、前記ロジンおよびその変性ロジン等の誘導体からなるロジン系樹脂の具体的なものとしては、ガムロジン、トールロジン、ウッドロジン、重合ロジン、水素添加ロジン、ホルミル化ロジン、ロジンエステル、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フェノール樹脂、ロジン変性アルキド樹脂、その他各種ロジン誘導体等があり、合成樹脂の具体的なものとしては、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、フェノキシ樹脂、テルペン樹脂等がある。
【０００４】
また、溶剤の具体的なものとして、アルコール、ケトン、エステル、エーテル、芳香族系、炭化水素類等の溶剤が知られており、具体的には、ベンジルアルコール、エタノール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ブタノール、ジエチレングリコール、エチレングリコール、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、ブチルカルビトール、イソプロピルアルコール、酢酸エチル、酢酸ブチル、安息香酸ブチル、アジピン酸ジエチル、ドデカン、テトラデセン、α−ターピネオール、テルピネオール、２−メチル２，４−ペンタンジオール、２−エチルヘキサンジオール、トルエン、キシレン、プロピレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジイソブチルアジペート、へキシレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、２−ターピニルオキシエタノール、２−ジヒドロターピニルオキシエタノールなどが単独またはこれらを混合したものが知られている。
【０００５】
また、チキソ剤の具体的なものとして、硬化ヒマシ油、カルナバワックス、アミド類、ヒドロキシ脂肪酸類、ジベンジリデンソルビトール、ビス（ｐ−メチルベンジリデン）ソルビトール類、蜜蝋、ステアリン酸アミド、ヒドロキシステアリン酸エチレンビスアミドなどが知られており、さらにこれらに必要に応じてカプリル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘニン酸のような脂肪酸、１，２−ヒドロキシステアリン酸のようなヒドロキシ脂肪酸、酸化防止剤、界面活性剤、アミン類などを添加したものであっても良い。
【０００６】
活性剤は、アミンのハロゲン化水素酸塩、有機ハロゲン化合物、有機酸、有機アミン、多価アルコールなどがあり、前記アミンのハロゲン化水素酸塩の具体的なものとして、ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩、ジフェニルグアニジン塩酸塩、シクロヘキシルアミン臭化水素酸塩、エチルアミン塩酸塩、エチルアミン臭化水素酸塩、ジエチルアニリン臭化水素酸塩、ジエチルアニリン塩酸塩、トリエタノールアミン臭化水素酸塩、モノエタノールアミン臭化水素酸塩などがあり、
有機ハロゲン化合物の具体的なものとして、塩化パラフィン、テトラブロモエタン、ジブロモプロパノール、２，３−ジブロモ−１，４−ブタンジオール、２，３−ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオール、トリス（２，３−ジブロモプロピル）イソシアヌレートなどがあり、
有機酸の具体的なものとして、マロン酸、フマル酸、グリコール酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、フェニルコハク酸、マレイン酸、サルチル酸、アントラニル酸、グルタル酸、スベリン酸、アジピン酸、セバシン酸、ステアリン酸、アビエチン酸、安息香酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、ドデカン酸などがあり、さらに有機アミンの具体的なものとして、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリブチルアミン、アニリン、ジエチルアニリンなどがあり、
多価アルコールとしてはエリスリトール、ピロガロール、リビトールなどがあるることが知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−１６５３３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、電子部品の小型化に伴って、バンプピッチが狭くなり、それに伴って微細なバンプの形成が求められているが、微細なバンプを形成するには、はんだペーストに含まれるはんだ合金粉末を一層微細なものとしなければならなくなってきた。例えば、現行のバンプピッチは１８０μｍ、１５０μｍであるが、近年、バンプピッチは１２０μｍ、１００μｍ、８０μｍとするなど狭ピッチ化が進んでおり、バンプピッチを１００μｍにするためには、例えば、マスク開口径を７５μｍにしなければならず、また、バンプピッチを８０μｍにするためには、例えば、マスク開口径を６０μｍにしなければならない。一般に、マスク開口部にはんだ合金粒子が１５粒以上入ることが理想とされていることから、開口径：７５μｍのマスク開口部に充填されるはんだペーストに含まれるはんだ合金粉末の平均粒径は５μｍ以下の微細なはんだ合金粉末でなければならず、また、開口径：６０μｍのマスク開口部に充填されるはんだペーストに含まれるはんだ合金粉末の平均粒径は４μｍ以下の微細なはんだ合金粉末でなければならないと考えられる。しかし、平均粒径が５μｍ以下のはんだ合金粉末を従来のロジン、活性剤、チキソ剤および溶剤からなフラックスと混合して作製したはんだペーストは、微細粉末であるが故に粉末表面が酸化していて保管中に微細なはんだ合金粉末とフラックスに含まれる活性剤との反応が進行して増粘し、印刷してマスク開口部にはんだペーストを充填することができなくなることから、平均粒径が５μｍ以下の微細なはんだ合金粉末を含むはんだペーストを長期間保管することはできない。したがって、平均粒径が５μｍ以下の微細なはんだ合金粉末を含むはんだペーストは作製してから短期間の内に使用しなければならず、はんだペーストを予め作製し保管しておき必要なときに取り出して使用できるようにするには平均粒径が５μｍを越える粗大粒径を有するはんだ合金粉末を使用しなければならないと言う問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、本発明者らは、はんだペーストを予め作製し保管しておき、必要なときに取り出してはんだペーストを用いてバンプピッチ：１００μｍ以下の微細なバンプを簡単に作るべく研究を行った。その結果、
（イ）平均粒径が５μｍ以下のはんだ合金粉末と活性剤を含まないロジン、チキソ剤および溶剤からなるフラックスと混合して作製したはんだペーストは、フラックスに活性剤が含まれていないので長期間保管しても増粘することがなく、このために長期間保管されたはんだペーストであっても印刷が可能であること、
（ロ）このはんだ合金粉末および活性剤を含まないフラックスからなるはんだペーストを印刷し、バンプを形成するには、印刷したはんだペーストの上に活性剤を溶媒に溶解させた溶液またはワックス状の半固体からなる活性剤含有活性物（以下、活性剤含有活性物と言う）をスピンコート、スプレー、印刷などの方法により塗布し、これをリフローすることによりバンプピッチ：１００μｍ以下の微細なバンプを作ることができる、という研究結果が得られたのである。
【０００９】
この発明は、かかる研究結果にもとづいてなされたものであって、
（１）ロジン、チキソ剤および溶剤からなるフラックス：５〜２０質量％を含有し、残りが平均粒径：５μｍ以下のはんだ合金粉末からなるはんだペーストを塗布し、この塗布したはんだペーストの上に溶媒に活性剤を溶解した活性剤含有活性物を塗布し、次いでリフロー処理する微細はんだバンプの形成方法、
（２）前記溶媒に活性剤を溶解した活性剤含有活性物は、活性剤：１〜５０質量％を含有し、残部が溶媒からなる前記（１）記載の微細はんだバンプの形成方法、に特徴を有するものである。
【００１０】
なお、この発明では、活性剤を含まないフラックスおよび平均粒径：５μｍ以下のはんだ合金粉末からなるはんだペーストが使用される。
【００１１】
この発明の微細なバンプの形成方法において使用するはんだペーストに含まれる「活性剤を含まないフラックス」とは、通常のフラックスにおいて活性剤のみを除いたフラックスであり、ロジン、チキソ剤および溶剤からなるフラックスである。そしてこの「活性剤を含まないフラックス」は、ロジン：４０〜６０質量％、チキソ剤：１〜１０質量％を含有し、残部が溶剤からなる配合組成を有している。そして、このフラックスは、平均粒径：５μｍ以下のはんだ合金粉末をペースト化したのちリフロー処理してもはんだ合金粉末表面の酸化膜を除去する能力が無く、はんだ合金粉末を溶融凝集することができないのでバンプを形成することができない特性を有している。
また、この発明の微細なバンプの形成方法において使用するはんだペーストに含まれる平均粒径：５μｍ以下のはんだ合金粉末は、従来から知られている平均粒径：０．１〜６０μｍのはんだ合金粉末を篩にかけて平均粒径：５μｍ以下の微細なはんだ合金粉末を篩い出して使用することができる。したがって、この発明の微細なバンプの形成方法において使用するはんだペーストに含まれるはんだ合金粉末は、平均粒径：０．１〜５μｍの微細なはんだ合金粉末となる。この微細なはんだ合金粉末に前記活性剤を含まないフラックスを、活性剤を含まないフラックス：５〜２０質量％を含有し、残りが平均粒径：５μｍ以下のはんだ合金粉末からなるこの発明の微細なバンプの形成方法で使用するはんだペーストを作製することができる。この発明の微細なバンプの形成方法で使用するはんだペーストに含まれる活性剤を含まないフラックスを５〜２０質量％に限定したのは、活性剤を含まないフラックスの含有量が５質量％未満では、はんだ合金粉末と混練してペースト化してもクリーム状のペーストとはならず、印刷することができないので好ましくなく、一方、２０質量％を越えて含むと、はんだ合金粉末と混練してペースト化してもフラックス量が多いためにペーストの粘度が著しく低く、印刷してもだれてしまい、隣接するペーストとブリッジし、また保管中にはんだ合金粉末とがフラックスが分離してしまい、クリーム状とならないので好ましくないからである。
【００１２】
この発明の微細なバンプの形成方法において使用する活性剤含有活性物は、通常の溶媒に通常の活性剤を溶解したものであって、活性剤：１〜５０質量％を含有し、残部が溶媒からなる配合組成を有するものである。活性剤含有活性物に含まれる活性剤の量を１〜５０質量％に限定したのは、活性剤の量が１質量％未満では活性力が不足して十分な作用を果さなくなるので好ましくなく、一方、活性剤の量が５０質量％を越えて含有すると、活性剤含有活性物は溶媒に溶解することができなくなって均質に塗布することができなくなり、十分に溶融してバンプを形成するものと溶融せずにバンプを形成しないものとが生じてしまい、さらに、形成されるバンプの高さにバラツキが生じるようになるので好ましくないという理由によるものである。
【００１３】
活性剤含有活性物は溶媒と活性剤の種類により溶液状となるものと半固体のワックス状になるものがある。
活性剤含有活性物を作製するときに使用する活性剤を溶解するための溶媒は、一般に知られているアルコール、ケトン、エステル、エーテル、芳香族系、炭化水素類等を使用することができ、具体的には、ベンジルアルコール、エタノール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ブタノール、ジエチレングリコール、エチレングリコール、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、ブチルカルビトール、イソプロピルアルコール、酢酸エチル、酢酸ブチル、安息香酸ブチル、アジピン酸ジエチル、ドデカン、テトラデセン、α−ターピネオール、テルピネオール、２−メチル２，４−ペンタンジオール、２−エチルヘキサンジオール、トルエン、キシレン、プロピレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジイソブチルアジペート、へキシレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、２−ターピニルオキシエタノール、２−ジヒドロターピニルオキシエタノール、グリセリン、ジグリセリンなどが単独またはこれらを混合したものを使用することができる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によると、あらかじめ活性剤を含まないフラックスを作製して長期間保管しておき、必要なときに取り出して使用することができるので、微細はんだバンプを簡単に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
実施例１
ロジン（重合ロジン：３０質量％、水添ロジン：５質量％、変性ロジン：５質量％を混合したロジン）：４０質量％を５７質量％の溶剤（ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル：３８質量％、２−エチルヘキサンジオール：１９質量％）に加え、２００℃に加熱し、ロジンを完全に溶解した。その後、１２０℃まで冷却し、３質量％のチキソ剤（ワックス）を加え、溶解させたのち室温まで冷却することにより活性剤を含まないフラックスを作製した。
さらに、平均粒径：４．５μｍを有し、Ａｇ：３質量％、Ｃｕ：０．５質量％を含有し、残部がＳｎおよび不可避不純物からなる成分組成を有するＰｂフリーＳｎ基はんだ合金粉末を用意した。前記活性剤を含まないフラックス：１２．５質量％を含有し、残部がＰｂフリーＳｎ基はんだ合金粉末となるように配合し、混練機を用いて混練してはんだペーストを作製した。
さらに、９０質量％の溶媒（グリセリン）に５質量％の活性剤（モノエタノールアミン）および５質量％の活性剤（マレイン酸）と添加し混合したのち、１５０℃に加熱することにより活性剤含有活性物を作製した。
【００１６】
前記はんだペーストを３ヶ月間保管した後、このはんだペーストを、レジストフィルムなどの樹脂組成物からなる膜にパターンを形成した８インチウエハ｛シリコン基板／Ａｌ／ＮｉＶ／Ｃｕにより構成されたＵＢＭ（Ｕｎｄｅｒ  Ｂｕｍｐ  Ｍｅｔａｌ）を有するパターンは、レジスト開口径として１００μmφが形成されている｝ 上にウエハ用印刷機を用いて埋め込み式印刷を行った。次にスピンコーターを用いて液状の活性剤含有活性物を回転数：１０００rpm、３０秒間回転させることにより前記印刷したペーストの上に液状の活性剤含有活性物を均一にスピンコートした。その後、リフロー炉を用いてリフロー処理したところ、バンプ形成することができた。
【００１７】
従来例１
一般に市販されているＲＭＡタイプの活性剤が含有しているフラックスに、実施例１で用意したＰｂフリーＳｎ基はんだ合金粉末を、ＲＭＡタイプのフラックス：１２．５質量％を含有し、残部がＰｂフリーＳｎ基はんだ合金粉末となるように配合し、混練機を用いて混練してはんだペーストを作製した。このはんだペーストを３ヶ月間保管したのち、このはんだペーストを、レジストフィルムなどの樹脂組成物からなる膜にパターンを形成した８インチウエハ｛シリコン基板／Ａｌ／ＮｉＶ／Ｃｕにより構成されたＵＢＭ（Ｕｎｄｅｒ  Ｂｕｍｐ  Ｍｅｔａｌ)を有するパターンは、レジスト開口径として１００μｍφが形成されている｝上にウエハ用印刷機を用いて埋め込み式印刷しようとしたが、ペーストが増粘して印刷できなかった。
【００１８】
実施例２
ロジン（重合ロジン）：５０質量%を４５質量%の溶剤｛ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル：３０質量%、2−メチル―2,4−ペンタンジオール質量：１５%｝に加え、２００℃で加熱し、ロジンを完全に溶解した。その後、１２０℃まで冷却し、５質量%のチキソ剤（ワックス）に加え、溶解させたのち室温まで冷却することにより活性剤を含まないフラックスを作製した。更に、平均粒径：３．０μｍを有し、Ｓｎ：６３質量％を含有し、残部をＰｂ及び不可避不純物からなる成分組成を有数するＳｎ−Ｐｂはんだ合金粉末を用意した。前記活性剤を含まないフラックス：１１．０質量％を含有し、残部がＳｎ−Ｐｂはんだ合金粉末となるように配合し、混練機を用いて混練してはんだペーストを作製した。
【００１９】
さらに、８０質量%の溶媒（ジエチレングリコール）に１０質量%の活性剤(クエン酸)及び１０質量%の活性剤（エリスリトール）を添加し混合したのち、１００℃に加熱し、その後、冷却することによりワックス状の活性剤含有活性物を作製した。
【００２０】
前記はんだペーストを３ヶ月間保管した後、このはんだペーストを、ステンシルマスク（開口径：７５μｍ、厚み：３０μｍ)を用いて、基板(ガラエポ基板にソルダーマスク厚み１５μｍ、ソルダーマスク開口径５０μｍ、Ｃｕパッド開口径５０μｍを形成したもの)上に基板用印刷機を用いて印刷した。その後、更に同じパターンのステンシルマスク(マスク厚み：１０μｍ)を先のステンシルマスクに重ね、先の印刷されたペースト上にワックス状の活性剤含有活性物を印刷した。ステンシルマスクを全て除去後、リフロー炉を用いてリフロー処理したところ、バンプ形成することができた。
【００２１】
従来例２
一般に市販されているノンハロゲンタイプのフラックス(活性剤を含有している)に、実施例１で用意したＳｎ−Ｐｂはんだ合金粉末を、ノンハロゲンタイプのフラックス：１１．０質量％を含有し、残部がＳｎ−Ｐｂはんだ合金粉末となるように配合し、混練機を用いて混練してはんだペーストを作製した。このはんだペーストを３ヶ月間保管したのち、このはんだペーストを、ステンシルマスク(開口径：７５μｍ、厚み：３０μｍ)を用いて、基板(ガラエポ基板にソルダーマスク厚み：１５μｍ、ソルダーマスク開口径：５０μｍ、Ｃｕパッド開口径：５０μｍを形成したもの)上に基板用印刷機を用いて印刷しようとしたが、ペーストが増粘して印刷できなかった。
【００２２】
実施例３
ロジン（重合ロジン：３０質量%、水添ロジン：１０質量%、変性ロジン：１０質量%）：５０質量%を４５質量%の溶剤（α−テルピネオール）に加え、２００℃で加熱し、ロジンを完全に溶解した。その後、１２０℃まで冷却し、５質量%のチキソ剤（ワックス）に加え、溶解させたのち室温まで冷却することにより活性剤を含まないフラックスを作製した。更に、平均粒径：４．５μｍを有し、Ｓｎ：５質量％を含有し、残部をＰｂ及び不可避不純物からなる成分組成を有数するＰｂ−Ｓｎはんだ合金粉末を用意した。前記活性剤を含まないフラックス：１１．０質量％を含有し、残部がＰｂ−Ｓｎはんだ合金粉末となるように配合し、混練機を用いて混練してはんだペーストを作製した。
【００２３】
さらに、９０質量%の溶媒（２−エチルヘキサンジオール）に５質量%の活性剤（サリチル酸）及び５質量%の活性剤（ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩）を添加し混合したのち、１５０℃に加熱、その後、冷却することにより活性剤含有活性物を作製した。
【００２４】
前記はんだペーストを３ヶ月間保管した後、このはんだペーストを、ステンシルマスク(開口径：１００μｍ、厚み：６０μｍ)を用いて、８インチウエハ｛シリコン基板/Ａｌ／ＮｉＶ／Ｃｕにより構成されたＵＢＭ（Ｕｎｄｅｒ  Ｂｕｍｐ  Ｍｅｔａｌ）を有する。｝の上にウエハ用印刷機を用いて印刷した。その後、ステンシルマスクを除去した。次に、活性剤含有活性物を霧吹き状にできるノズルを用いて、先のペーストを印刷したウエハに均一に吹き付けた。その後、リフロー炉を用いてリフロー処理したところ、バンプ形成することができた。
【００２５】
従来例３：
一般に市販されているRAタイプのフラックス(活性剤を含有している)に、実施例３で用意したＰｂ−Ｓｎはんだ合金粉末を、ＲＡタイプのフラックス：１１．０質量％を含有し、残部がＰｂ−Ｓｎはんだ合金粉末となるように配合し、混練機を用いて混練してはんだペーストを作製した。このはんだペーストを３ヶ月間保管したのち、このはんだペーストを、ステンシルマスク(開口径：１００μｍ、厚み：６０μｍ)を用いて、８インチウエハ｛シリコン基板／Ａｌ／ＮｉＶ／Ｃｕにより構成されたＵＢＭ（Ｕｎｄｅｒ  Ｂｕｍｐ  Ｍｅｔａｌ）を有する。｝の上にウエハ用印刷機を用いて印刷しようとしたが、ペーストが増粘して印刷できなかった。