(57)【要約】【課題】はんだボールを使用しボールを電極パターンに対応させシート内に配列する方法では、近年の電子機器の小型化により微細なサイズのはんだボールを使用したはんだバンプ形成用シートが要求されているが、微小サイズのはんだボールの量産化は容易でなく、特に直径１００μm以下のボール製造では経済性及び生産性の両面で課題がある。一方、配列治具を使用する従来技術ではボールが小径になればなるほど安定した配列が難しくなり治具も大変高価となる。【解決手段】耐熱性支持体上に粘着層を形成し、該粘着層上に直接レジスト加工を行う。レジスト開口部にはんだボールを挿入し、該はんだボールを粘着層により固定することにより、安定した配列で安価なはんだボール転写シートを得ることができる。【選択図】１【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐熱性支持体上に粘着層を形成し、粘着層上にレジスト加工により電極配置パターンに対応した位置関係で開口部を作り、開口部中にはんだボールを挿入、配列したはんだボール転写用シートの製造方法。
【請求項２】
前記、加工に使用するレジストは、硬化皮膜ガラス転移温度が１００℃以上であることを特徴とするドライフィルムフォトレジスト類、液状レジスト類、電着レジスト類から選択されたレジストを用いた請求項１のはんだボール転写用シートの製造方法。
【請求項３】
耐熱性支持体上に粘着層が形成され、その上に硬化皮膜ガラス転移温度が１００℃以上であるレジスト層が形成されたシートのレジスト開口部中にはんだボールが挿入されていることを特徴とするはんだボール転写用シート。
【請求項４】
前記はんだボール転写用シートにおいて、耐熱性支持体が鉄系合金であることを特徴とする請求項３に記載のはんだボール転写用シート。
【請求項５】
前記はんだボール転写用シートにおいて、配列したはんだボール表面に皮膜形成能を有する樹脂類をコーティングした請求項３〜４に記載のはんだボール転写用シート。
【請求項６】
前記はんだボール転写用シートにおいて、配列したはんだボール表面に皮膜形成能を有する樹脂類が、フラックス機能を有する請求項５に記載のはんだボール転写用シート。
【請求項７】
前記はんだボール転写用シートにおいて、配列したはんだボール表面に皮膜形成能を有する樹脂類が、水溶性樹脂と有機酸からなる水溶性フラックスであることを特徴とする請求項５〜６に記載のはんだボール転写用シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子部品の電極上にはんだバンプを形成するためのはんだバンプ転写用シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
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。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。【０００４】
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。【０００５】
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。本出願人は、所定パターンで設けられた複数のはんだボール挿入孔を備えたマスクと、該挿入孔に収容されたはんだボールと、該挿入孔の中にはんだボールを保持する固着剤と、さらに必要により前記挿入孔へのはんだボールの入り側において前記マスクに張り付けた保護フィルムとから構成されているはんだボール配置シート（特許文献１）や、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はんだバンプ形成用シート（特許文献２）などの発明を開示している。
【特許文献１】特開２００４−８００２４号公報
【特許文献２】特開２００４−１９３３３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
フェースダウンのはんだバンプを形成するために特許文献１の方法では、はんだボールを固定するための固着剤の量が多すぎると、はんだ付け部まで固着剤が流れ出すのでマスクの除去ができないことがあった。そのためはんだボールを固定するための固着剤の塗布には精度が要求された。はんだボール転写用シートを作製する際に、支持体上に粘着層を形成する作業と該ボール収納シート作製をレーザ加工などにより別々に行い、その後で該シート同士を張り合わせる方法により作製してきた。この方法は該ボール収納のための開口部をレーザ加工、ドリル加工、パンチング加工によって行っていたため生産性、コスト、品質面で課題があった。
本発明が解決しようとする課題は、塗布の精度が要求される固着剤の塗布の工程を省き、生産性、コスト、品質面の高い、微細な電子部品に使用可能な精度の高いはんだボール転写シートの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、はんだボール転写シート構成について鋭意研究した結果、耐熱性支持体上に粘着層を形成し該粘着層上に直接レジスト加工を行ってレジスト開口部にはんだボールを収納する構成とすると、精度が要求される固着剤の塗布の工程が削除され、作業性、コスト及び品質面で優れていることを見出し本発明に至った。
本発明では、はんだボールを固定するための粘着層上に直接レジスト加工を行うことですべての課題を解決した。
本発明は、耐熱性支持体上に粘着層を形成し粘着層上にレジスト加工により電極配置パターンに対応した位置関係で開口部を作り、開口部にはんだボールを挿入し配列したはんだボール転写用シートの製造方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明を用いることで、生産性の劣るレーザ加工、ドリル加工、パンチング加工によって開口部を加工する必要がなく、生産性、コスト、品質面で非常に優れているはんだボール転写シートを製造することが可能である。さらに、はんだ付け部まで固着剤が流れ出すことがないので、マスクの除去もスムーズに行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明のはんだボール転写シートの構造は、支持体上に粘着層があり粘着層に直接レジスト加工を経た開口部をからなっている。はんだボール転写シートの開口部の底部は粘着層が露出しており、その開口部にはんだボールを挿入して粘着層で固定して、はんだボール転写用シートを得ることができる。本発明のはんだボール転写シートの好ましい形態としては、ボール転写シートのボール表面側に皮膜形成能のある樹脂類溶液を塗布乾燥して、常温ではタックのない皮膜を形成するとはんだボールの酸化防止と挿入されたはんだボールのシート外への脱落防止に効果がある。更に好ましくは該皮膜がフラックス機能を有すると電極への溶融転写に際して有利となる。    【００１０】
はんだボール転写シートのボールの配置パターンは、電極配置パターンに対応して作製する。ボール転写シートの支持体としては、はんだ溶融温度に耐える金属類、セラミック類、プラスチック類、複合材類などの材料から選ぶ。金属類ではアルミニウムおよびその合金、４２アロイなどの鉄系合金、セラミック類ではアルミナ、窒化アルミナなど、プラスチック類ではポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂など、複合材ではガラスエポキシ系樹脂、などが一例である。さらに、耐熱支持体の熱膨張係数とワークの熱膨張係数は近づけることが好ましい。耐熱支持体の熱膨張係数とワークの熱膨張係数が離れていると、位置ずれが発生し、ブリッジの発生やバンプの欠落が発生し易くなる。本発明では、ワークとの熱膨張係数との差が少ない鉄系合金の耐熱支持体が好ましい。更に好ましくは、シリコンウエハチップ用のはんだボール転写シートの場合は、耐熱支持体がNiを含有した鉄系合金の４２アロイが好ましく、ＦＲ−５などのガラスエポキシ基板の場合は、耐熱支持体がＣｒを含有した鉄系合金のステンレス合金が好ましい。これらの耐熱支持体は、取り扱いなどから１００〜２００μｍの厚みが使い易い。【００１１】
支持体上に形成する粘着層は常温で粘着力を発現する粘着剤の他に加温すると粘着性を持つホットメルト型粘着剤から選択する。粘着剤の粘着力ははんだボールを保持できる充程度で良い。代表的な粘着剤としては、アクリル系、ポリエステル系、ポリウレタン系、ゴム系などが挙げられる。これらの粘着剤はエマルジョン化し水溶性として用いることが揮発性有機物質削減の観点からも好ましい。典型的な粘着層の形成方法は、離型フィルムなどに塗布乾燥後支持体に転写して得られる。粘着層の厚さは使用するはんだボール径によっても変化するが、５μｍ〜３０μｍ前後が使用し易い。【００１２】
レジスト加工ははんだボールを収納するため開口部を形成するために行う。レジスト膜厚は収納するはんだボール直径より低いことが転写上必要である。一般的には２０μｍ以上低いことが望ましい。レジストは用途によって、エッチングレジスト、ソルダレジスト、文字インクなどの種類があるが、本発明でははんだ溶融温度での耐熱性を有する性能のものが望ましい。レジストには、ドライフィルムフォトレジスト類、液状レジスト類、電着レジスト類などがあるが、本発明ではどれも使用可能である。さらにより好ましくはレジスト硬化皮膜のガラス転移温度（以下Tgと略す）が１００℃以上を示すソルダレジストが良好である。商品名を例示するとドライフィルムフォトレジスト類では日立化成工業株式会社製「SR-FZ」（Tgは102℃）、新日鐵化学株式会社製「PDF300G」（Tgは180℃以上）等である。液状レジスト類では太陽インキ製造株式会社製「PSR-4000シリーズ」（Tgは約120℃）が挙げられる。一方硬化レジスト皮膜のTgが１００℃未満の場合ははんだが溶融し冷却する際、該レジストも溶融しはんだ表面及び転写すべき部品類のレジスト表面に融着する現象が起き、好ましくない。この一例としてはドライフィルムフォトレジスト類では日立化成工業株式会社製エッチングレジスト類（PhotecH-9000シリーズ）およびメッキレジスト類（PhotecH-6200シリーズ）（いずれのTgも50℃以下）、東京応化株式会社製メッキレジスト類（Tgは50℃以下）は何れもはんだボールを収納する開口部の形成は良いが該ボール転写時にはんだ表面へレジストが融着してはんだに損傷を与えないレジスト除去は不可能となる。【００１３】
本発明に使用するはんだボールは、バンプに必要な高さ、電極サイズ、最小ピッチ、はんだ組成を考慮して決められる。本発明に使用されるはんだボールサイズの一例としては、２００μｍピッチのバンプを形成する場合で直径１００μｍのはんだボールである。【００１４】
本発明では、ボール配列後の該ボール表面に樹脂層を設けボールの酸化およびボールの脱落防止を図ることが有効である。該樹脂層は一般的にはコーティング法により得られるが、本発明ではこの方法に限定されない。コーティング法の場合、該樹脂層は皮膜形性能を有する樹脂類とフラックス機能を有する成分を必須とすることが望ましい。該樹脂層がフラックス機能を有することにより、ボール転写シートをはんだ付けするときに、該樹脂層によりはんだ付けが阻害されること防止できるとともに、はんだ付け時に新たなフラックスを塗布する必要のないため、作業工程を短縮できる。【００１５】
本発明のフラックス機能を有する成分からなる該樹脂層は、水溶性であることが望ましい。水溶性の樹脂層の表面は、非水溶性の樹脂層に比較してべたつきが少なく、埃などの付着が少ないだけでなく、揮発性有機物質の削減という環境対策にも対応している。本発明の水溶性皮膜を形成する場合の樹脂類はポリビニールアルコール類、ポリエステルポリオール類、ポリエーテルポリオール類、ポリエチレングリコール類、ポリビニルピロリドン類が挙げられる。フラックス機能を有する化合物の例は有機酸類、アミン類、グリセリン類、アルコール類が挙げられるがこれら成分に限定されない。本発明ではこれらの水溶性皮膜を形成する場合の樹脂類とフラックス機能を有する化合物、水またはアルコールなどに溶解し、フラックス機能を有する成分からなる該樹脂層を形成させる水溶性フラックスとしている。本発明では、この水溶性フラックスに必要に応じて界面活性剤、消泡剤、レベリング剤を添加してコーティング液とする。該液をスプレーコーター等の手段でボール配列済シート表面に塗布し乾燥して樹脂皮膜を形成する。該樹脂層の厚さは５μm前後が機能性および経済性の面で有利である。【００１６】
本発明のはんだボール転写シートから電極に転写する際は、ボール転写シートと対応する電極と位置合せして、はんだが溶融する温度まで加圧、加熱して、室温まで冷却後に基材を剥離するとはんだボールは電極上に転写される。リフロー後に洗浄してはんだバンプを得る。
【実施例１】
【００１７】
図１に本発明の転写用シートの構成図を示す。本発明の転写シートは、耐熱性支持体（１）の上に粘着層（２）が載った構造となっており、粘着層（２）の上にはレジストパターン部（３）が形成され、転写用はんだボール（４）がレジストパターン部（３）中に穿設されている。さらに転写用はんだボール上には、フラックス機能を有する乾燥皮膜が形成されている。【００１８】
実施例の転写シートとして、厚さ２００μｍの支持体に１０μｍ厚さのアクリル系粘着剤を離型フィルムなどに塗布乾燥後支持体に転写して粘着層付き支持体を作製した。ついで５０μｍ厚さの耐熱性ドライフィルムフォトレジスト（日立化成工業株式会社製「SR-FZ」（Tgは102℃)）をラミネーションし露光、現像後加熱を経て２００μｍピッチ、３６００個で開口径１４０μｍを有するレジストパターンを得た。【００１９】
該レジストパターンの開口部に直径１００μｍの錫―銀―銅(96.5-3-0.5)組成のはんだを配列後、表面にポリエチレングリコール系水溶性樹脂とグリコール酸を主体にした水溶液を塗布・乾燥し、レジスト上で約5μｍ厚の水溶性樹脂層皮膜を作りはんだボール転写用シートを得た。この皮膜はフラックス作用があり常温ではタックがなく約６０℃の加温で溶融し始めた。【００２０】
該転写用シートのはんだボールと市販水溶性フラックスを塗布した基板の電極部を対向し加熱圧着が出来る精密プレス機にセットし位置合せした。加圧力１００Ｎ、加熱２２０℃、時間１０秒で圧着したが、溶融したドライフィルムフォトレジストははんだ表面及び転写すべき部品類のレジスト表面に融着するということもなかった。
冷却後、該シートを剥したところ該はんだボールは全て基板電極上に転写されていた。次いで窒素雰囲気でリフローし５０℃の湯洗をしたところ良好なはんだバンプが形成できた。  【００２１】
比較例の転写シートとして、厚さ２００μｍの支持体に１０μｍ厚さのアクリル系粘着剤を離型フィルムなどに塗布乾燥後支持体に転写して粘着層付き支持体を作製した。ついで５０μｍ厚さの耐熱性ドライフィルムフォトレジスト、日立化成工業株式会社製PhotecH-9000シリーズ（Tgは５０℃)をラミネーションし露光、現像後加熱を経て２００μｍピッチ、３６００個で開口径１４０μｍを有するレジストパターンを得た。【００２２】
該レジストパターンの開口部に直径１００μｍの錫―銀―銅(96.5-3-0.5)組成のはんだを配列後表面に水溶性樹脂と水溶性有機酸を主体にした水溶液を塗布・乾燥しレジスト上で約5μｍ厚の皮膜を作りはんだボール転写用シートを得た。この皮膜はフラックス作用があり常温ではタックがなく約６０℃の加温で溶融し始めた。【００２３】
該転写用シートのはんだボールと市販水溶性フラックスを塗布した基板の電極部を対向し加熱圧着が出来る精密プレス機にセットし位置合せした。加圧力１００Ｎ、加熱２２０℃、時間１０秒で圧着した。冷却後該シートを剥したところ、はんだボールを収納する開口部の形成は良いが、ボール転写時にはんだ表面へレジストが融着してしまい、はんだに損傷を与えないレジスト除去は不可能であった。【００２４】
本発明では、加工するレジストのTg値が100℃以上のものを用いることにより、ボール転写時にはんだ表面へレジストが融着してはんだに損傷を与えることがない、はんだボール転写用シートを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】はんだバンプ転写用シートの断面図
【符号の説明】
【００２６】
１  耐熱性支持体  
２  粘着層  
３  レジストパターン部
４  転写用はんだボール    
５  フラックス機能を有する乾燥皮膜    
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明のはんだバンプ転写用シートは、ＢＧＡやＣＳＰのような半導体とプリント基板の接続に用いられるだけでなく、モジュール基板とメインボード基板との接続やＦＰＣとメインボード基板との接続など容易にはんだバンプが形成でき、且つ短時間ではんだ付けすることが可能であるため、熱に弱い電子部品のはんだ付けなどに応用可能である。
【図１】
2007026410.tif 000002
【国際調査報告】
2007026410.tif 000003
2007026410.tif 000004