专利名称：焊料球的制造方法
技术领域：
本发明涉及焊料球的制造方法。本申请基于在2010年10月27日在日本申请的专利申请2010-241029号要求优先权，将其内容援引到本申请中。
背景技术：
近年来作为形成电子电路的手段，广泛采用下述方法:在塑料基板、陶瓷基板、或者涂覆有塑料等的绝缘性基板上设置电路图案，在该电路图案上钎接(焊料接合)IC元件、半导体芯片、电阻或者电容器等的电子部件。其中，作为使电路板的规定的部分接合电子部件的引线端子的方法，一般依次进行下述工序，即:在电路板上的导电性电路电极表面预先形成焊料薄层的工序；在焊料薄层上印刷焊料糊或者助焊剂(钎剂:flux)的工序；将规定的电子部件定位载置的工序；将焊料薄层以及焊料糊回流焊(回熔:refloW)的工序；和使焊料凝固，从而将电子部件和导电性电路电极接合的工序。另外，最近伴随着电子制品和电路板的小型化，要求电子部件的精细间距化。作为实现这样的精细间距化的电子部件，已知例如0.3mm间距的QFP(四面扁平封装:Quad FlatPackage)、CSP (芯片尺寸封装:Chip Size Package)、0.15mm 间距的 FC (倒装芯片:FlipChip)、BGA结构的LSI芯片等。另外，作为将电子部件搭载于电路板的方法，已知:将在电子部件的引线端子上形成的焊料凸块和在电路板的规定的部分上形成的焊料凸块重合并进行回流焊的方法。在这样的方法中，要求焊料凸块为精细的图案形状以使得能够对应于电子部件的精细间距。另外，作为在电路板上形成焊料凸块的方法，已知:电镀法、无电解镀法、印刷焊料粉末的糊并进行回流焊的方法等。可是，在采用无电解镀法的焊料凸块的制造方法中，难以增厚焊料层(solder layer)，因此不能够将电子部件和导电性电路电极牢固地接合。另外，在采用电镀法的焊料凸块的制造方法中，在复杂的电路中流通镀层形成用的电流较困难，因此不能够形成精细的图案形状的焊料凸块。另外，在印刷焊料糊的方法中，向精细间距图案的对应较困难，因此不能够形成精细的图案形状的焊料凸块。从这样的情况出发，作为形成能够与精细的图案形状对应的、具有一定、并且一致的高度的焊料凸块的方法，使用了使电路板上附着由大致球状的焊料构成的焊料球的方法。作为使电路上附着焊料球的方法，已知下述方法:使赋予粘着性化合物与电路板的导电性电路电极的表面反应，赋予粘着性，并且使上述粘着部附着焊料球。此后，通过将焊料球熔融，形成焊料凸块(专利文献I)。此外，作为应用了专利文献I中记载的方法的技术，也开发了使导电性电路电极上的需要的部分只附着I个焊料球的技术。(参照专利文献2)在先技术文献
专利文献专利文献1:特开平7-7244号公报专利文献2:特开2008-41803号公报
发明内容
可是,如BGA (球栅阵列:Ball Grid Array)结构的半导体装置那样,焊料凸块需要一定的高度的情况下，若使用以往的焊料球，则在将半导体芯片和电路板通过回流焊来连接时，焊料球熔融，存在不能保持原来的形状的问题。因此，焊料凸块不能保持一定的高度，半导体芯片不均一地沉陷，存在以倾斜的状态接合之恐。对于该问题，现在使用了下述方法:将高熔点的焊料球先在高温下熔融，形成焊料凸块后，利用熔点比高熔点的焊料球低的焊料将半导体芯片和电路板接合。作为其他的方法，还已知下述方法:使用镀有焊料层的铜等的金属球(铜核焊料球)作为焊料球。根据该方法，通过将铜核焊料球配置于电路板并暂且熔融，能够形成焊料凸块，但由于核体成为隔离物(spacer)，因此能够将电子部件与电路板的距离保持为一定。可是，根据上述的方法，高熔点焊料其材料受限，使用了高浓度地含有铅的组成的材料。另外，作为高熔点焊料已被实用化的焊料，是含有95%或80%的铅那样的铅浓度高的焊料，从铅放出的α射线成为LSI等的误动作的原因。因此，使用只提取了 α射线少的铅的同位素的高价格的铅，或要求完全无铅的高熔点焊料。另外，使用铜核焊料球的方法，存在下述问题:在技术上难以上铜核的球均匀附着焊料，制造成本显著高。因此，尚未达到通用性地使用。本发明是鉴于上述情况完成的，其目的是提供能够对应于精细的图案形状、并且能够廉价地形成的焊料球的制造方法。本发明人为解决上述课题而刻苦努力研讨的结果实现了本发明。即，本发明涉及如下发明。〔I〕一种焊料球的制造方法，其特征在于，具备:在赋予到基材表面的第一粘着层上附着核体的第一工序；在上述核体的表面涂布赋予粘着性化合物，形成第二粘着层的第二工序；在上述核体表面的第二粘着层上附着焊料粒子的第三工序；将上述焊料粒子熔融，在上述核体的表面形成焊料层的第四工序；和从上述核体剥离上述基材，得到焊料球的第五工序。〔2〕根据〔I〕所述的焊料球的制造方法，其特征在于，上述核体由Cu构成。〔3〕根据〔I〕或〔2〕所述的焊料球的制造方法，其特征在于，在上述第一工序之前，包含:在上述第一粘着层上配置具有使上述第一粘着层表面的一部分露出的开口部的第一构件的在前工序，此后，在上述第一工序中，使从上述开口部露出的上述第一粘着层表面附着核体。〔4〕根据〔3〕所述的焊料球的制造方法，其特征在于，上述第一构件由第一层和第二层构成，在上述第一粘着层上配置上述第一构件的在前工序包括:在上述第一粘着层上配置具有开口部的第一构件的第一层的工序；和
在上述第一构件的第一层上，配置具有直径比上述开口部小的开口部的第一构件的第二层，并使得第一层的上述开口部的中心部与第二层的上述开口部的中心部重合的工序，在上述第一工序与上述第二工序之间，还具有:从上述第一构件的第一层上剥离上述第一构件的第二层的工序。〔5〕根据〔3〕所述的焊料球的制造方法，其特征在于，在上述第一工序与上述第二工序之间，具有:从上述第一粘着层上剥离上述第一构件的工序；和以覆盖上述第一粘着层表面的方式使掩模附着的工序，所述掩模由具有比上述第一构件的厚度小的直径的粒子构成。〔6〕根据〔I〕或〔2〕所述的焊料球的制造方法，其特征在于，在上述第一工序之前，具有:在上述基材的表面相互间隔地形成点状的多个上述第一粘着层的在前工序。〔7〕根据〔6〕所述的焊料球的制造方法，其特征在于，形成上述第一粘着层的在前工序具有:在上述基材上配置具有使上述基材表面的一部分露出的点状的开口部的第二构件的工序；和使上述第二构件为掩模，涂布形成上述第一粘着层的粘着性物质，得到点状的多个上述第一粘着层的工序。〔8〕根据〔6〕所述的焊料球的制造方法，其特征在于，形成上述点状的第一粘着层的在前工序具有:在转印用基材表面相互间隔地形成点状的金属膜的工序；在上述金属膜上涂布赋予粘着性化合物的工序；和通过将上述赋予粘着性化合物从上述转印用基材转印到上述基材表面，来形成第
一粘着层的工序。〔9〕根据〔8〕所述的焊料球的制造方法，其特征在于，形成上述点状的第一粘着层的在前工序包括:在采用具有开口部的掩模覆盖上述基材表面之后，将上述赋予粘着性化合物从转印用基材转印到从掩模的上述开口部露出的上述基材表面的工序，在第二工序中，以用掩模覆盖上述基材表面的状态在核体上形成上述第二粘着层。〔10〕根据〔6〕所述的焊料球的制造方法，其特征在于，形成上述第一粘着层的在前工序具有:在上述基材表面相互间隔地形成点状的金属膜的工序；和通过在上述金属膜上涂布赋予粘着性化合物，来形成上述第一粘着层的工序。〔11〕根据〔10〕所述的焊料球的制造方法，其特征在于，形成上述第一粘着层的在前工序具有:在上述基材表面相互间隔地形成点状的金属膜的工序；和在用具有开口部的掩模覆盖上述基材表面之后，在从上述第开口部露出的上述金属膜表面涂布上述赋予粘着性化合物的工序。
〔12〕根据〔10〕或〔11〕所述的焊料球的制造方法，其特征在于，上述金属膜由钨构成。〔13〕根据〔I〕至〔12〕中的任一项所述的焊料球的制造方法，其特征在于，上述焊料粒子的平均粒径是上述核体的平均粒径的1/2倍以下。根据本发明的焊料球的制造方法的制造方法，在核体的表面隔着第二粘着层附着焊料粒子之后，将焊料粒子熔融，因此能够在核体表面均匀地形成焊料层。另外，与采用镀覆等形成焊料层的以往的方法相比，能够容易地形成焊料层。另外，由于以使核体隔着第一粘着层附着于基材的表面的状态，在核体上形成焊料层，因此与以往的方法相比，能够同时处理很多的核体。另外，由于使基材的表面隔着第一粘着层附着核体，因此在焊料层形成后，能够从基材容易地取下核体。根据以上所述，与以往的方法相比，可在大幅度简化焊料球的形成工序的同时，效率好地进行生产。因此，能够降低焊料球的制造成本。另外，通过用焊料层覆盖核体表面，在利用由它们形成的焊料球形成焊料凸块时，核体作为隔离物发挥作用。因此，即使焊料层熔融，焊料凸块也能够保持一定的高度。因此，即使在焊料凸块上搭载电子部件，电子部件也不会因自身的重量而沉陷。因此，能够将电子部件与电路板的距离保持为一定。
图1A是说明作为本发明的第一实施方式的焊料球的制造工序的工序图。图1B是说明作为本发明的第一实施方式的焊料球的制造工序的工序图。图1C是说明作为本发明的第一实施方式的焊料球的制造工序的工序图。图1D是说明作为本发明的第一实施方式的焊料球的制造工序的工序图。图1E是说明作为本发明的第一实施方式的焊料球的制造工序的工序图。图2A是说明作为本发明的第二实施方式的焊料球的制造工序的工序图。图2B是说明作为本发明的第二实施方式的焊料球的制造工序的工序图。图2C是说明作为本发明的第二实施方式的焊料球的制造工序的工序图。图2D是说明作为本发明的第二实施方式的焊料球的制造工序的工序图。图2E是说明作为本发明的第二实施方式的焊料球的制造工序的工序图。图3A是说明作为本发明的第三实施方式的焊料球的制造工序的工序图。图3B是说明作为本发明的第三实施方式的焊料球的制造工序的工序图。图3C是说明作为本发明的第三实施方式的焊料球的制造工序的工序图。图3D是说明作为本发明的第三实施方式的焊料球的制造工序的工序图。图3E是说明作为本发明的第三实施方式的焊料球的制造工序的工序图。图3F是说明作为本发明的第三实施方式的焊料球的制造工序的工序图。图4A是说明作为本发明的第四实施方式的焊料球的制造工序的工序图。图4B是说明作为本发明的第四实施方式的焊料球的制造工序的工序图。图4C是说明作为本发明的第四实施方式的焊料球的制造工序的工序图。图4D是说明作为本发明的第四实施方式的焊料球的制造工序的工序图。图4E是说明作为本发明的第四实施方式的焊料球的制造工序的工序图。
图5A是说明作为本发明的第五实施方式的焊料球的制造工序的工序图。图5B是说明作为本发明的第五实施方式的焊料球的制造工序的工序图。图5C是说明作为本发明的第五实施方式的焊料球的制造工序的工序图。图是说明作为本发明的第五实施方式的焊料球的制造工序的工序图。图5E是说明作为本发明的第五实施方式的焊料球的制造工序的工序图。图6A是说明作为本发明的第六实施方式的焊料球的制造工序的工序图。图6B是说明作为本发明的第六实施方式的焊料球的制造工序的工序图。图6C是说明作为本发明的第六实施方式的焊料球的制造工序的工序图。图6D是说明作为本发明的第六实施方式的焊料球的制造工序的工序图。图6E是说明作为本发明的第六实施方式的焊料球的制造工序的工序图。图7A是模式地说明本发明的核体和焊料球的平面照片。图7B是模式地说明本发明的核体和焊料球的平面照片。
具体实施例方式以下对本申请发明的优选例进行说明，但本发明并不只限于这些例子。在不脱离发明的范围内可以进行数量、位置、大小、数值等的变更和追加。(第一实施方式)以下对于作为本发明的第一实施方式的焊料球70的制造方法，参照附图进行说明。图1A到图1E是说明本实施方式的焊料球的制造方法的工序图。第一实施方式的焊料球70的制造方法，由下述工序概略构成:在被赋予了第一粘着层5的基材I的表面Ia附着核体11的第一工序；在核体11的表面Ila形成第二粘着层13的第二工序；在第二粘着层13表面附着焊料粒子14的第三工序；将焊料粒子14熔融，在核体11上形成焊料层15的第四工序；和从核体11剥离基材I的第五工序。在粘着层13上，在被附着核体11之前，配置有具有开口部的构件21 (第一构件)，在第一工序中，核体11被附着于在构件21的开口部内露出的粘着层5的表面上。以下对于各工序进行详细说明。起初,准备被赋予了第一粘着层5的基材I。作为基材I,例如,可以使用由聚酰亚胺构成的基材、由耐酸性树脂构成的基材、陶瓷基材、以及玻璃基材等。另外，基材I不限于这里列举出的材料，只要是由可耐受后述的焊料粒子14熔融时的热的材料构成的基材，就可以没有限制地作为本发明的基材使用。在基材I上被赋予了第一粘着层5。作为形成第一粘着层5的材料，只要是能够附着核体11、并可耐受后述的焊料粒子14熔融时的热的材料，则可以使用任何的材料。具体地讲，可以使用硅系粘着材料等的具有耐热性的粘着材料。另外，作为被赋予了第一粘着层5的基材1，可以使用聚酰亚胺胶带。接着，以覆盖第一粘着层5的表面5a的方式配置第一构件21。第一构件21,是用于在后述的第一工序中，在第一粘着层5的表面5a空开间隔而配置核体11的构件。在第一构件21上空开间隔地设有点状的多个第一开口部31。再者，开口部的间隔和配置形态可以任意地选择。通过以覆盖第一粘着层5的表面5a的方式配置第一构件21,第一粘着层5的表面5a的一部分呈点状地露出。另外，作为第一粘着层5，也可以使用表面5a的粘着性因紫外线照射和加热等而丧失的性质的材料。另外，在使用了那样的材料的情况下，可以在任意的阶段进行用于使第一粘着层5的粘着性丧失的紫外线照射和/或加热等。第一构件21可以使用在核体11的配置中一般所使用的、设有开口部的金属制的板状的构件。具体地讲，作为第一构件21的材料，可以使用60μπι厚程度的不锈钢、镍。另外，第一构件21的材料不限于金属，只要是具有在核体11上形成后述的第二粘着层13的工序中不对被第一构件21覆盖了的部分赋予粘着性的性质的材料即可，其材料不被限定。另外，第一构件21不限于板状的构件，也可以是通过网版印刷在第一粘着层5的表面涂布阻焊剂(solder resist)用糊而成的构件。另外，第一构件21的厚度H (基材I的一面Ia和第一构件21的上面的阶差)，相应于核体11的粒径D来适当设定，但厚度H优选设定得比核体11的粒径D小，特别地优选设定为Iym以上、粒径D的二分之一以下的范围。另一方面，若厚度H大于粒径D，则核体11变得难以进入到第一开口部31内，从而不优选。另外，若厚度H小于I μ m，则核体11变得容易脱落，因此不优选。另外，第一开口部31的直径F1，优选相应于第一构件21的厚度H和核体11的粒径D来适当设定，以使得在第一开口部31内不能够配置2个以上的核体11。直径F1的范围可用下述数学式(I)表示。
权利要求
1.一种焊料球的制造方法，其特征在于，具备: 在赋予到基材表面的第一粘着层上附着核体的第一工序； 在所述核体的表面涂布赋予粘着性化合物，形成第二粘着层的第二工序； 在所述核体表面的第二粘着层上附着焊料粒子的第三工序； 将所述焊料粒子熔融，在所述核体的表面形成焊料层的第四工序；和 从所述核体剥离所述基材，得到焊料球的第五工序。
2.根据权利要求1所述的焊料球的制造方法，其特征在于，所述核体由Cu构成。
3.根据权利要求1或2所述的焊料球的制造方法，其特征在于， 在所述第一工序之前，包含:在所述第一粘着层上配置具有使所述第一粘着层表面的一部分露出的开口部的第一构件的在前工序， 此后，在所述第一工序中，使从所述开口部露出的所述第一粘着层表面附着核体。
4.根据权利要求3 所述的焊料球的制造方法，其特征在于， 所述第一构件由第一层和第二层构成， 在所述第一粘着层上配置所述第一构件的在前工序包括: 在所述第一粘着层上配置具有开口部的第一构件的第一层的工序；和在所述第一构件的第一层上，配置具有直径比所述开口部小的开口部的第一构件的第二层，并使得第一层的所述开口部的中心部与第二层的所述开口部的中心部重合的工序， 在所述第一工序与所述第二工序之间，还具有:从所述第一构件的第一层上剥离所述第一构件的第二层的工序。
5.根据权利要求3所述的焊料球的制造方法，其特征在于， 在所述第一工序与所述第二工序之间，具有: 从所述第一粘着层上剥离所述第一构件的工序；和 以覆盖所述第一粘着层表面的方式使掩模附着的工序，所述掩模由具有比所述第一构件的厚度小的直径的粒子构成。
6.根据权利要求1或2所述的焊料球的制造方法，其特征在于，在所述第一工序之前，具有:在所述基材的表面相互间隔地形成点状的多个所述第一粘着层的在前工序。
7.根据权利要求6所述的焊料球的制造方法，其特征在于， 形成所述第一粘着层的在前工序具有: 在所述基材上配置具有使所述基材表面的一部分露出的点状的开口部的第二构件的工序；和 使所述第二构件为掩模，涂布形成所述第一粘着层的粘着性物质，得到点状的多个所述第一粘着层的工序。
8.根据权利要求6所述的焊料球的制造方法，其特征在于， 形成所述点状的第一粘着层的在前工序具有: 在转印用基材表面相互间隔地形成点状的金属膜的工序； 在所述金属膜上涂布赋予粘着性化合物的工序；和 通过将所述赋予粘着性化合物从所述转印用基材转印到所述基材表面，来形成第一粘着层的工序。
9.根据权利要求8所述的焊料球的制造方法，其特征在于，形成所述点状的第一粘着层的在前工序包括:在采用具有开口部的掩模覆盖所述基材表面之后，将所述赋予粘着性化合物从转印用基材转印到从所述掩模的开口部露出的所述基材表面的工序， 在第二工序中，以用掩模覆盖所述基材表面的状态在核体上形成所述第二粘着层。
10.根据权利要求6所述的焊料球的制造方法，其特征在于， 形成所述第一粘着层的在前工序具有: 在所述基材表面相互间隔地形成点状的金属膜的工序；和 通过在所述金属膜上涂布所述赋予粘着性化合物，来形成所述第一粘着层的工序。
11.根据权利要求10所述的焊料球的制造方法，其特征在于， 形成所述第一粘着层的在前工序具有: 在所述基材表面相互间隔地形成点状 的金属膜的工序；和 在用具有开口部的掩模覆盖所述基材表面之后，在从所述开口部露出的所述金属膜表面涂布所述赋予粘着性化合物的工序。
12.根据权利要求10或11所述的焊料球的制造方法，其特征在于，所述金属膜由钨构成。
13.根据权利要求1至12的任一项所述的焊料球的制造方法，其特征在于，所述焊料粒子的平均粒径是所述核体的平均粒径的1/2倍以下。
全文摘要
本发明采用一种焊料球(70)的制造方法，所述制造方法具备在被赋予了第一粘着层(5)的基材(1)的表面(1a)附着核体(11)的第一工序；在核体(11)的表面(11a)形成第二粘着层(13)的第二工序；在第二粘着层(13)表面附着焊料粒子(14)的第三工序；将焊料粒子(14)熔融，形成焊料层(15)的第四工序；和从核体(11)剥离基材(1)，得到焊料球的第五工序。
文档编号B23K35/40GK103189159SQ20118005131
公开日2013年7月3日 申请日期2011年10月20日 优先权日2010年10月27日
发明者庄司孝志, 堺丈和 申请人:昭和电工株式会社