(57)【要約】      （修正有）【課題】相互に接合することによって、2つの部材間の電気的もしくは熱的接続を行うための複数のバンプ状接続部材において、電気的接続の信頼性および放熱特性を向上できるバンプ状接続部材の形成方法を提供する。【解決手段】  二つの部材を相互に電気的もしくは熱的に接続するためのバンプ状接続部材１０５において、レベリングにより、バンプ状接続部材の接合の際に変形する部位を、接合方向に対して垂直な方向の断面積が減少するように形成する。【選択図】  図１
2007311637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に接合することによって、２つの部材間の電気的もしくは熱的接続を行うための複数のバンプ状接続部材において、
１つの部材上に複数のバンプ状接続部材を形成した後に、前記バンプ状接続部材の表面を押圧することにより、全ての前記バンプ上接続部材の前記２つの部材間を接合する際に変形する部位の当該接合する方向に対して垂直な方向の断面積が減少するように形成することを特徴とするバンプ状接続部材の形成方法。
【請求項２】
前記押圧により、前記バンプ状接続部材の高さをほぼ均一に形成することを特徴とする請求項１に記載のバンプ状接続部材の形成方法。
【請求項３】
相互に接合することによって、２つの部材間の電気的もしくは熱的接続を行うための複数のバンプ状接続部材において、
１つの部材上に複数のバンプ状接続部材を形成した後に、全ての前記バンプ状接続部材の表面を押圧することによって高さをほぼ均一にし、さらに前記バンプ状接続部材の表面を押圧することによって、前記全てのバンプ上接続部材の前記２つの部材間を接合する際に変形する部位が当該接合する方向に対して垂直な方向の断面積が減少するように形成することを特徴とするバンプ状接続部材の形成方法。
【請求項４】
前記バンプ状接続部材の表面を加熱しながら押圧することを特徴とする請求項１または３に記載のバンプ状接続部材の形成方法。
【請求項５】
前記バンプ状接続部材の表面に超音波振動を印加しながら押圧することを特徴とする請求項１または３に記載のバンプ状部材の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は２つの部材間の電気的もしくは熱的接続を行うためのバンプ状接続部材の形成方法に係り、特に電気接続の信頼性向上および放熱特性の向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
2つの接合基板の電気的もしくは熱的接続を行うためのバンプ状接続部材（以下、「バンプ」と呼称する）としては、パッシベーション膜としてのSiO2、SiNなどの膜を形成し、パターニングした後、アルミ電極上に密着向上層としてのTi、Cu、Wなどの材質からなるバリヤメタルを通常1〜3層設け、その後、その上にフォトリソ工程によってレジストパターンを形成した後、金を電解メッキによって成長させて形成するメッキバンプがある。特開平10-181020公報では、このメッキバンプを基板上に多数配列し、それらを圧接して電気的接合を得る構成において、一回目の接続の確実性に対し、圧接を何回か繰り返すうちに確実性が低下し、接続不良が生じる問題を解決するため、バンプ形状が接合方向に向かってその断面積が減少するようにメッキバンプを形成することが開示されている。しかし、メッキバンプを形成するためには、複数回にわたる真空成膜と露光・現像工程が必要であり、またバンプを設けるパッド部のパターン変更の度にフォトマスクの変更も必要である。また基板上のバンプ数が少ない場合は、成膜・フォトリソ工程は減らないため、特に１バンプあたりのコストが高くなる。
【０００３】
このような背景から、近年では、ワイヤーボンディングを応用したスタッドバンプが注目を集めている。スタッドバンプは、キャピラリーと呼ばれるセラミックからなる管を通して出されたワイヤー先端部に、アーク放電にボールを形成した後、このボール部を基板上のパッド部に熱あるいは超音波を併用して接合し、キャピラリーを上昇させカットクランパーでワイヤーをつかみ、引っ張り応力によってワイヤーを破断させ、パッド上にボール部分のみを残すことによって形成される。このスタッドバンプは、メッキバンプ形成時に必要とするような真空成膜装置や露光装置を必要とせず、また基板上のパッド部のパターン変更に対しても、ワイヤーボンダーのデータ変更だけで対応できる。
【０００４】
図5に従来のスタッドバンプのレベリングをする様子を示す。図5（a）に示すように、形成時のスタッドバンプ505は頭頂部が平坦でなく、それぞれの高さが異なっている。そこで、電気的接続を行うために、従来はタンピングツール501を用いて各々のバンプ505に荷重を加え、バンプ頭頂部を平坦化してバンプ高さを均一にするレベリングが一般的に行われている。
【特許文献１】特開平１０−１８１０２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図6に従来のタンピングツールの押圧面の平面図およびA-A'断面図、図7に従来のバンプレベリング後、接着剤を用いて二つの部材を接合する様子を示す。なお、本明細書では、図6に示すように、従来のタンピングツールの押圧面と平行な面上にX軸およびＹ軸を設け、図7に示すように、二つの部材の接合方向にZ軸を設けることにする。
【０００６】
図7に示すように、従来、一方の部材にバンプを形成し、バンプを介して二つの部材を電気的もしくは熱的に接合する場合、以下に述べる課題があった。
【０００７】
図6の従来のタンピングツールを用いてバンプをレベリングすると、図7（a）に示すように、それぞれのバンプ704'の表面は平坦化されて、高さがほぼ均一となる。しかし、このバンプ704'において、部材701・705との接合方向および当該方向に対して垂直な方向の断面形状がそれぞれ異なっている。さらに、バンプ704'が部材701との圧接の際に変形する部位のバンプの体積もそれぞれのバンプ704'で異なっている。そのため、バンプ704'を介して二つの部材702・705を接合する際、其々のバンプ704'に負荷される押圧荷重701に偏りが生じ、バンプ704'と部材702の間に十分な接合面積が得られず、電気的および熱的接続が損なわれる問題があった。特に、図７に示すように、接着剤を用いて二つの部材702・705を接合する場合は、レベリング後のバンプ704'の表面が平坦であるため、接合後にバンプ704'上に接着剤706が残留し、熱抵抗となって著しく放熱特性を低下させる問題があった。
【０００８】
そこで本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、相互に接合することによって、2つの部材間の電気的もしくは熱的接続を行うための複数のバンプ状接続部材において、電気的接続の信頼性および放熱特性を向上できるバンプ状接続部材の形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は、相互に接合することによって、2つの部材間の電気的もしくは熱的接続を行うための複数のバンプ状接続部材において、1つの部材上に複数のバンプ状接続部材を形成した後に、前記バンプ状接続部材の表面を押圧することにより、前記2つの部材間を接合する際に変形する前記バンプ上接続部材の部位が当該接合する方向に向かってその断面積が減少するように形成することを特徴とするバンプ状接続部材の形成方法を提供するものである。また、相互に接合することによって、2つの部材間の電気的もしくは熱的接続を行うための複数のバンプ状接続部材において、1つの部材上に複数のバンプ状接続部材を形成した後に、前記バンプ状接続部材の表面を押圧することによって高さをほぼ均一にし、さらに前記バンプ状接続部材の表面を押圧することによって前記2つの部材間を接合する際に変形する前記バンプ上接続部材の部位が当該接合する方向に向かってその断面積が減少するように形成することを特徴とするバンプ状接続部材の形成方法を提供するものである。さらに、前記バンプ状接続部材の表面を加熱しながら押圧することを特徴とするバンプ状接続部材の形成方法を提案するものである。さらに加えて、前記バンプ状接続部材の表面に超音波振動を印加しながら押圧することを特徴とするバンプ状部材の形成方法を提案するものである。
【発明の効果】
【００１０】
以上述べたように、本発明によれば、接着剤によって二つの部材をバンプで接合する時、レベリングによってバンプが部材の接合方向に対して垂直な方向の断面積が減少するように均一な形状で形成されるため、簡便に電気的接続の信頼性および放熱特性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（実施例１）
図1に本発明の第一の実施例において、レベリングによりバンプを所望の形状に形成する様子を真横からみた図を示す。同図中の101はタンピングツール、104はタンピングツールの押圧面、105は初期状態のバンプ、105'はレベリング後のバンプ、106はバンプが形成された部材である。図１において、部材106上に形成されたバンプ105がタンピングツール101によってレベリングされ（同図（a））、所望の形状を有したバンプ105'が形成される。
【００１２】
また、図2に本発明におけるタンピングツールの形状例を示す平面図および断面図を示す。同図中の201はタンピングツール、202は押圧面であり、押圧面の形状例として同図（1）〜（3）に示した。なお、各タンピングツールの平面図の下に其々の断面図を示した。
【００１３】
さらに、図３に図2（1）に示すタンピングツールによりレベリングを行ったバンプを介して、二つの部材が接着剤によって接合する様子を真横からみた図を示す。同図中の302はバンプに接合する部材、303が接着剤、304'はレベリング後のバンプ、305はバンプが形成された部材、304''は部材接合後のバンプである。図3において、バンプ304'が形成された部材305に接着剤303を塗布し（同図（a））、バンプ304''を介して二つの部材302と305は圧着接合されている（同図（b））。
【００１４】
本発明では、図1に示すように、レベリングによって、全てのバンプ105の部材接合の際に変形する部位が、接合方向に対して垂直な方向の断面積が減少するような形状に均一に形成することを特徴とする。そのため、図2に示すように、本発明のタンピングツール201は、押圧面202が部材の接合方向に対して垂直な方向の断面積が減少するように形成している。そこで、図3に示すように、図1で述べた接合方向に対して垂直な方向の断面積が減少するように形成したバンプを介して二つの部材302と305を圧着接合する場合、従来のバンプより接合面が小さいため、接合方向に対するバンプ304'の剛性が低下し、バンプ604'は圧縮を受けるにしたがい、接合方向と垂直な方向（X方向およびＹ方向）へ広がるように変形する。その結果、熱抵抗となるバンプ上の接着剤はバンプ外部へ押し出され、放熱特性が従来よりも向上する。
【００１５】
また、レベリングによりバンプ304'の形状が均一に形成されているため、2つの部材302・305の圧接時にバンプ304'への荷重が偏ることが無く、信頼性の高い電気接続が可能となる。
【００１６】
なお、レベリングにより所望の形状が形成されるバンプは、二つの部材間の圧接により変形する部位の形状のみが均一であればよい。また、ここでは、図2（1）に示す形状のタンピングツールによりレベリングを行ったバンプを用いる場合について説明したが、図2（2）および（3）に示す形状のタンピングツールによってレベリングを行ったバンプを介して二つの部材を圧着接合する場合も、同様に信頼性の高い電気的接続および放熱特性の優れた熱的接続が得られることは明らかである。加えて、本発明のタンピングツールは、図2に示す形状に限定されず、レベリングによってバンプが二つの部材の接合方向に向かってその断面積が減少するように形成できる形状であればよい。
【００１７】
さらに、本実施例において、レベリングによって所望のバンプ形状を形成する時、熱あるいは超音波振動を印加しながらバンプを押圧すると、バンプ剛性の低下により比較的小さい荷重で押圧でき、部材に損傷を与える危険性が低下するため、より好適である。
【００１８】
（実施例２）
図4に本発明の第二の実施例において、レベリングによってバンプを所望の形状に形成する様子を真横から見た図を示す。同図中の401は従来のタンピングツール、407は本発明のタンピングツール、405は初期状態のバンプ、405'は従来のタンピングツールによってレベリングした後のバンプ、405''は本発明のタンピングツールによりレベリングした後のバンプ、406はバンプを形成している部材を示す。
【００１９】
第一の実施例においては、図2に示す本発明のタンピングツールを用いて、形成したままの初期状態のバンプを直接レベリングする場合について説明した。しかし、この場合、初期状態のそれぞれのバンプは、頂点の高さだけでなく、部材の接合方向および当該接合方向と垂直な方向の断面形状がそれぞれ大きく異なっており、さらに、レベリングにより変形する部位のバンプの体積が異なっているため、レベリング後に高さが揃わない場合が生じ得る。そこで、本実施例では、まず、従来のタンピングツール401により、部材406に形成されたバンプ405をレベリングして高さをほぼ均一に揃える（図4（b））。次に、高さの揃ったバンプ405'を、本発明のタンピングツール407にてレベリングすることで、部材406の接合方向に対して垂直な方向の断面積が減少するように形成する（図４（c））。このように、本実施例では、本発明のタンピングツールによるレベリングの前に、あらかじめ従来のタンピングツール401を用いてレベリングすることで、一旦、バンプ405の表面を整えておくことを特徴としている。このような場合、実施例１に比べて、本発明のタンピングツール407を用いたレベリング時の押圧荷重に偏りがなくなるため、形状とともに、高さがより均一なバンプ405''を得ることができる。したがって、電気的接続の信頼性はさらに高まり、併せて優れた放熱特性も実現できる。
【００２０】
実施例1と同様に、ここでは図2（1）に示す形状のタンピングツールによりレベリングを行ったバンプを用いる場合について説明したが、図2（2）および（3）に示す形状のタンピングツールによってレベリングを行ったバンプを介して二つの部材を圧着接合する場合も、同様に信頼性の高い電気的接続および放熱特性の優れた熱的接続が得られることは明らかである。
【００２１】
さらに、本実施例においても、レベリングによって所望のバンプ形状を形成する時、熱あるいは超音波振動を印加しながらバンプを押圧すると、バンプの剛性が低下して比較的小さい荷重で押圧できるため、部材に損傷を与える危険性を低下でき、より好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第一の実施例によりバンプを形成する方法を示した図である。
【図２】本発明のタンピングツールの形状例を示した図である。
【図３】本発明の第一の実施例おいて、二つの部材を接合する様子を示した図である。
【図４】本発明の第二の実施例によりバンプを形成する方法を示した図である。
【図５】従来のレベリングの様子を示した図である。
【図６】従来のタンピングツールを示した図である。
【図７】従来のバンプを介して、二つの部材を接合する様子を示した図である。
【符号の説明】
【００２３】
101、201、401、407  本発明のタンピングツール
102、402、502  ホーン
103、403、503  キャピラリー固定ビス
104、202、404、504、602  押圧面
105、405、505  レベリング前のバンプ（初期状態のバンプ）
105、304'、405'、405''、505'、704'  レベリング後のバンプ
304''、704''  部材の圧着接合後のバンプ
106、302、305、406、506、702、705  部材
301、701  押圧荷重
303、703  接着剤
501、601  従来のタンピングツール
706  バンプ上に残った接着剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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