导电球固定用掩模及其制造方法
【专利摘要】提供导电球固定用掩模和导电球固定用掩模的制造方法。该导电球固定用掩模用于在基板或晶片上形成凸块，具有间隔件，并且不易损伤工件，所述间隔件的厚度在掩模整体上一定，且以面状、线状等多种设计图案形成，耐化学性、机械强度优异。使用聚酰亚胺等树脂制薄板作为形成间隔件的部件，在薄板，通过紫外线形成一定的设计图案的间隔件，贴附至利用电解电镀等制作的金属掩模上。或者，也可以在金属掩模上贴附树脂薄板的状态下，加工间隔件。
【专利说明】
导电球固定用掩模及其制造方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种掩模，用于将导电球固定于基板或晶圆等工件上的电极。
【背景技术】
[0002] 在半导体制造工序中，当进行倒装芯片安装、或在硅晶片上形成凸块电极时，一般 使用以下方法:在以预定图案配置在基板或硅晶片等工件上的电极，固定由焊料等导电性 金属所构成的导电球，对此进行回流处理以熔融焊料，再粘接至电极(例如，参阅专利文献 1)〇
[0003] 在此，用在金属的薄板形成有微细的开口的孔版的金属掩模，来当作用于固定导 电球的夹具。此开口以与工件上的电极相对应的图案形成，设定成当相对于工件适当地配 置金属掩模时，可以将导电球适当地固定在电极上。
[0004] 在此工序中，在电极上事先涂布有焊剂(flux)。此乃为了在回流处理时，去除电极 的氧化覆膜以提升电极的润湿性，而可良好地粘接已熔融的焊料，或者可以避免导电球从 定位置移动。
[0005] 但是，金属掩模的与工件对置的面（以下，称为「固定面」），与工件上的配置有电极 一侧的面（以下，「被固定面」）相接触，为了避免焊剂附着在固定面而弄脏金属掩模，所使用 的手段是，在金属掩模的固定面设置预定厚度的间隔件，以自被固定面隔开一定距离（例 如，参阅专利文献2)。
[0006] 作为此间隔件的素材，使用与金属掩模相同材质的金属，一般采用通过电解电镀 法等而一体地形成的方法。然而，因为金属制间隔件较为坚硬，因此容易损伤工件的被固定 面。因此，广为所知的有，以光致抗蚀剂等比较柔软的树脂形成间隔件部，来保护被固定面 的方法(例如，参阅专利文献3)。
[0007] 在此，若间隔件的厚度有偏差，则间隔件不与工件接触，会有产生间隙的部位，因 此有可能导致导电球滚进其间隙，在回流时溶解而使邻接的电极彼此短路。从而，需要在金 属掩模整体上厚度一定，以使固定面与被固定面的间隔一定地适当地固定导电球。此外，为 了在金属掩模的使用中避免间隔件破损，需要具有优异的机械强度，并且为了避免被焊剂 或金属掩模的洗净液溶解，需要具有耐化学性。
[0008] 在此，在以电解电镀法形成金属制间隔件的情况下，利用光刻法，进行感光性干式 薄膜或液状抗蚀剂等类的光致抗蚀剂的图案形成工序或电铸工序、光致抗蚀剂膜剥离工序 等类的工序较为复杂。此外，还有以下问题:如果设计图案变得精细，则在光致抗蚀剂密集 处，电流密度集中，因此电镀的析出因位置不同而变得不稳定，导致间隔件厚度的偏差变 大。此外，以树脂形成的情况也同样地，因为光致抗蚀剂涂布工序、利用光刻法进行的光致 抗蚀剂的图案形成工序是必须的，所以工序较为复杂，并且难以以一定的厚度进行涂布，进 而机械强度或耐化学性方面也不够充分。
[0009] 再者，如专利文献3所记载，间隔件如支柱状那样呈突起的形状的情况下，具有以 下问题:较易破损，当洗净金属掩模的固定面时，因为废布等洗净用具容易钩到支柱，因此 不易擦拭等。
[0010] 【专利文献1】日本特开平11 一 243274
[0011] 【专利文献2】日本特开2005 -101242 [0012]【专利文献3】日本专利第4664146号
【发明内容】
[0013] 本发明的目的在于，提供一种导电球固定用掩模，具有间隔件，该间隔件在掩模整 体上厚度一定，以面状、线状等功能性设计图案形成，耐化学性、机械强度优异，并且不易损 伤工件，容易进行掩模洗净。
[0014] 为了达成上述目的，技术方案1的发明为一种导电球固定用掩模，用于将导电球固 定于以预定图案排列在工件的被固定面上的电极上，其特征在于，具备金属制的平板状的 掩模和薄膜状的薄板;所述掩模具有以与所述电极相对应的图案形成于面内、且能够插通 导电球的大小的开口；所述薄板具有:树脂层，由作为耐热耐化学树脂的聚酰亚胺构成；以 及间隔件，在面内将该薄板以一定的设计图案切除而形成，所述一定的设计图案为格子状、 线状、面状或这些的组合;所述掩模和所述薄板以所述树脂层朝向表面侧、所述间隔件不阻 塞所述开口的方式，通过由环氧树脂所构成的热/压力硬化型的粘接薄板粘接。
[0015] 技术方案2所述的发明为一种导电球固定用掩模的制造方法，该导电球固定用掩 模用于将导电球固定于以预定图案排列在工件的被固定面上的电极上，该制造方法的特征 在于，包括:掩模制作工序，通过电解电镀法、激光加工法或蚀刻法中的任一方法，制作掩 模，该掩模具有以与所述电极相对应的图案形成于面内、且能够插通导电球的大小的开口； 间隔件形成工序，利用紫外线激光器将薄膜状的薄板以一定的设计图案切除，去除所述薄 板的不需要部分而形成间隔件，所述薄板具有由作为耐热耐化学树脂的聚酰亚胺构成的树 脂层，所述一定的设计图案为格子状、线状、面状或这些的组合;贴合工序，将所述薄板以所 述树脂层朝向表面侧、所述间隔件不阻塞所述开口的方式，通过由环氧树脂构成的热/压力 硬化型的粘接薄板能够剥离地贴合至所述掩模的表面；以及粘接工序，以预定的热或压力 粘接所述掩模与所述薄板。
[0016] 技术方案3所述的发明为一种导电球固定用掩模的制造方法，该导电球固定用掩 模用于将导电球固定于以预定图案排列在工件的被固定面上的电极上，该制造方法的特征 在于，包括:掩模制作工序，通过电解电镀法、激光加工法或蚀刻法中的任一方法，制作掩 模，该掩模具有以与所述电极相对应的图案形成于面内、且能够插通导电球的大小的开口； 贴合工序，将具有树脂层的薄膜状的薄板以所述树脂层朝向表面侧的方式，通过由环氧树 脂构成的热/压力硬化型的粘接薄板能够剥离地贴合至所述掩模的表面，所述树脂层由作 为耐热耐化学树脂的聚酰亚胺构成；间隔件形成工序，在所述薄板的面内，利用紫外线激光 器，将加工条件调整为适当的值以免切断所述掩模来将所述薄板以一定的设计图案切断， 去除所述薄板的不需要部分而形成间隔件，所述一定的设计图案为格子状、线状、面状或这 些的组合；以及粘接工序，以预定的热或压力粘接所述掩模与所述薄板;所述间隔件被形成 为不阻塞所述开口。
[0017] 技术方案4所述的发明为如技术方案1或2所述的导电球固定用掩模的制造方法， 其特征在于，在所述掩模与所述薄板的贴合工序后、粘接工序前，利用所述紫外线激光器， 将加工条件调整为适当的值以免切断所述薄板来将所述薄板切断而加工空气槽或空气孔。
[0018] 根据技术方案1的发明，因为使用厚度均一的薄板当作间隔件的材料，所以间隔件 的厚度在掩模整体上维持在一定的范围内，间隔件与工件良好地密接，所以可防止导电球 滚进两者的间隙，从而可减少不良发生。
[0019] 根据技术方案2的发明，通过使用机械强度或耐化学性高的聚酰亚胺当作薄板的 树脂层，与由金属所形成的情况相比，能够形成较不易损伤工件的被固定面、较不易溶解或 破损的间隔件。再者，具有以下效果：由于具有高耐热性，因此可通过紫外线适当地切断，而 且减少薄板与掩模的粘接工序中的热变形。
[0020] 根据技术方案3的发明，可获得一种导电球固定用掩模，与以往的支柱状相比，间 隔件较不易损坏，较容易进行掩模的洗净。
[0021] 根据技术方案4的发明，因为紫外线可漂亮地切断聚酰亚胺，所以能够形成尺寸精 度、形状更为良好的间隔件。
【附图说明】
[0022] 图1是本发明实施方式的导电球固定用掩模的主视图(a)、侧视截面图(b)。
[0023] 图2是本发明实施方式的掩模的主视图。
[0024] 图3是本发明的实施方式的薄板的主视图。
[0025] 图4是本发明的实施方式的导电球固定用掩模的制作中途阶段的主视图。
[0026] 图5是本发明的实施方式的导电球固定用掩模的制造流程图。
[0027] 图6是本发明的实施方式的导电球固定用掩模的使用状态图（截面图）。
[0028] 图7是本发明的另一实施方式的导电球固定用掩模的主视图。
[0029] 图8是本发明的另一实施方式的导电球固定用掩模的主视图。
[0030] 图9是本发明的另一实施方式的导电球固定用掩模的主视图。
[0031] 图10是本发明的另一实施方式的导电球固定用掩模的主视图。
[0032] 图11是本发明的另一实施方式的掩模的通过电解电镀法进行的制作工序的流程 图。
[0033] 图12是本发明的另一实施方式的掩模的通过蚀刻法进行的制作工序的流程图。
[0034] 图13是本发明的另一实施方式的掩模的通过激光加工法进行的制作工序的流程 图。
[0035] 附图标记说明
[0036] 1、4、7、10、13:导电球固定用掩模
[0037] 2、5、8、11、14:金属掩模(掩模）
[0038] 21、51、81、111、141:开口
[0039] 3、6、9、12、15:树脂薄板(薄板）
[0040] 31、61、91、121、151:间隔件
【具体实施方式】
[0041] 图1为实施方式的导电球固定用掩模1的主视图（a)与截面图（b)。首先，导电球固 定用掩模1大致包括金属掩模(掩模)2与树脂薄板(薄板)3,金属掩模2与树脂薄板3通过粘 接薄板(省略图示)贴合。
[0042]金属掩模2以镍、不锈钢等金属的薄板为素材，一般而言，厚度为0.015mm~0.2mm， 外形尺寸是一边为IOOmm~600mm的四边形（正方形或长方形）。在此，金属掩模2的制造方 法，如后所述有电解电镀法、蚀刻法、激光加工法等，但在本实施方式中，亦可使用其中任一 个。
[0043] 在金属掩模2的面内，为了让导电球插通，以预定图案形成有多个 φθ.01 mm~I .OOmm的贯通孔即开口 21。在此，为了让导电球能顺畅地插通，且被固定的 位置不会错开，开口 21的直径设定成导电球的直径的1~1.5倍。
[0044] 其次，树脂薄板3是厚度为0.02~0.2mm的薄膜，外形尺寸被设定为遮覆金属掩模2 的开口 21全部的面积以上，且比金属掩模2的外形尺寸小。此外，树脂薄板3的素材，可使用 耐化学性与耐热性优异、机械强度高的聚酰亚胺。
[0045] 在树脂薄板3的面内，通过紫外线加工而形成有格子状的间隔件31。对间隔件31而 言，将树脂薄板以一定的设计图案切除成正方形状而形成为可露出金属掩模2的开口21那 样大小的格子状。为了不损害机械强度，间隔件31的宽度设定在0.01~20.0mm。间隔件31的 设计图案形成为，当将树脂薄板3适当地与金属掩模2重叠时、间隔件31配置在开口21彼此 的间隔或者配置在开口21的集合体（单元）彼此的间隔、并且不会阻塞开口 21的设计和大 小。
[0046] 紫外线加工法的光源，可使用紫外线激光器，紫外线激光器能在无损切断部的形 状的情况下，漂亮地切断如聚酰亚胺那样的难燃性树脂。
[0047] 此外，在树脂薄板3的间隔件31的周围，以格子状形成有空气槽32。此乃为了使导 电球固定用掩模1与工件密接而将工件与间隔件31间的空气释放至外部的槽，与间隔件31 相同地，通过紫外线激光器加工。
[0048] 此外，贴合金属掩模2与树脂薄板3的粘接薄板，可使用耐化学性优异的环氧树脂。 粘接薄板因受热或压力而硬化，发挥粘接力。
[0049]其次，参考图5的流程图，对本实施方式的导电球固定用掩模1的制造方法进行说 明。
[0050] 首先，进行金属掩模2的制作(步骤SI)。在本实施方式中，金属掩模2可以考虑作为 以往就存在的制作方法的电解电镀法(在由不锈钢等导电性金属的平板所构成的电镀基材 上，使用光刻法，对于感光性干式薄膜或液状抗蚀剂这样的光致抗蚀剂膜形成开口图案后， 在电镀基材上，利用胺基磺酸浴或硫酸浴(瓦特浴)等，进行电解镍电镀）、激光加工法(利用 激光照射，在作为金属掩模的素材的金属(主要为不锈钢)平板，直接形成开口）、蚀刻法(通 过光刻，在不锈钢制基材上进行开口图案的图像形成，进行基于蚀刻的开口形成）。将各制 作工序的简单流程记载至图11~图13。
[0051] 其次，通过紫外线激光器加工进行树脂薄板3的加工，形成间隔件31(步骤S2)。对 间隔件31而言，通过从树脂薄板3将矩形的小片以一定的设计图案切除，而形成为格子状。 另外，步骤Sl与步骤S2的顺序亦可反过来进行。
[0052] 其次，将在步骤Sl所制作的金属掩模2与在步骤S2所制作的树脂薄板3,以间隔件 31不阻塞开口 21的方式进行对位并贴合(步骤S3)。在此，金属掩模2与树脂薄板3没有粘接， 而是利用粘接薄板的粘附力、耐热胶带等，可剥离地稍加固定。
[0053]其次，通过紫外线激光器加工，进行空气槽32的加工(步骤S4)。以包围在步骤S2所 形成的四个矩形的切除处的方式，切断成纵横各三条狭缝状，间隔件31分别经由空气槽32 而分离。此时，将紫外线激光器的加工条件调整为适当的值，以免金属掩模2也遭切断。此 外，紫外线激光器加工尽量加工成空白部成为一体(在本实施方式中，格子部分全都相连）， 以便在接下来的步骤S4,可以简单地进行剥离。
[0054]剥离在步骤S4所产生的格子状的空白部(步骤S5)。
[0055] 通过预定的热或压力，粘接金属掩模2与树脂薄板3(步骤S6)。
[0056] 其次，参考图6,对本实施方式的导电球固定用掩模1的导电球的固定工序进行说 明。
[0057] 将导电球固定用掩模1铺设在由不锈钢制框100与聚酯制网板(screen) 101所构成 的网板框，进行制版。
[0058]将已制版的导电球固定用掩模1，设置于在电极103涂布了焊剂(省略图示）的工件 102的预定位置。
[0059] 在导电球固定用掩模1的工件102相反侧，流入导电球104,使其穿过开口 21而固定 在工件102的电极103上。
[0060] 根据本实施方式的导电球固定用掩模1，使用厚度均匀的树脂薄板3当作间隔件31 的材料，所以间隔件31的厚度在掩模整体上维持在一定的范围内，间隔件31与工件102良好 地密接，所以可防止导电球104滚进间隙，从而可减少不良发生。
[0061] 此外，通过在树脂薄板3中使用机械强度、耐化学性高的聚酰亚胺，与由金属所形 成的情况相比，能够形成较不易损伤工件102的被固定面、并且使用中较不易溶解或破损的 间隔件31。再者，由于具有高耐热性，因此可通过紫外线适当地切断，而且具有减少树脂薄 板3与金属掩模2的粘接工序中的热变形的效果。
[0062] 此外，可获得一种导电球固定用掩模1，与以往的支柱状相比，间隔件31较不易损 坏，较容易进行金属掩模2的洗净。
[0063] 再者，由于紫外线可漂亮地切断聚酰亚胺，所以能够形成尺寸精度、形状更为良好 的间隔件31。
[0064]此外，由于能从空气槽32释放空气，因此可使间隔件31容易地密接至工件102。 [0065]以上，已对本发明的实施方式予以说明，但本申请发明的范围并不限于上述的实 施方式，亦可延伸到与此等效的其他形态。
[0066]例如，间隔件31可以采用如图7~图10那样的各种形态。在此，针对与实施方式相 同的构成，若无特别需要，省略其说明。
[0067]首先，如图7的导电球固定用掩模4,还有间隔件61虽与间隔件31同样为格子状，但 却没有设置空气槽32的情况。在这种情况下，不需要步骤S5、步骤S6的工序。
[0068] 此外，如图8的导电球固定用掩模7,间隔件91为线状，各线从树脂薄板9的外框的 部分切离，因此不能如上述实施方式那样进行独立于金属掩模8对间隔件91加工、再从后面 贴合的加工。因此，将树脂薄板9贴合至金属掩模8后，通过紫外线激光器对间隔件91进行加 工。
[0069] 在这种情况下，由于间隔件91为线状，所以与格子状的情况相比，较容易擦拭，变 得更容易洗净。
[0070] 此外，根据此种方法，无须如实施方式那样，进行金属掩模8与树脂薄板9的对位， 便能够用更为简单的方法制造导电球固定用掩模7。
[0071] 再者，如图9所示的导电球固定用掩模10,例如，在工件102为晶片，开口 111的图案 为圆形的情况下，也可以形成像间隔件121那样的形状；如图10所示的导电球固定用掩模 13,在开口 141的图案较为特殊的情况下，如间隔件151那样，也可以形成为组合了线状与面 状的形状的间隔件151。
[0072] 此外，金属掩模2、5、8、11、14(以下称为"金属掩模2等"）的制造方法，也可以是钻 孔机或端铣刀等类的机械加工方法。此外，通过电镀进行的情况下，也不限于电解镍电镀， 使用无电解电镀法亦可。在这种情况下，根据无电解电镀的特性，与电解电镀法相比，除可 提升金属掩模的厚度均匀性外，还可获得硬度高、耐久性优异的电镀覆膜。
[0073]再者，在上述的实施方式，树脂薄板3、6、9、12、15(以下称为"树脂薄板3等"），虽为 聚酰亚胺的单层构造，但不限在此，也可以是聚酰亚胺与金属的多层构造。在这种情况下， 当与金属掩模2等贴合时，将导电球固定用掩模1等装设至工件102时，以聚酰亚胺与工件 102相接触(聚酰亚胺成为表面)的方式贴合。
[0074] 此外，树脂薄板3等并不一定需要使用单一厚度的结构，也可使用多片厚度不同 者，再局部地改变为间隔件31等的厚度。依照这种方式，能制造出间隔件31等的厚度因场所 而不同的导电球固定用掩模1，即使工件102具有阶差的情况下，间隔件31等仍可适当地与 工件102密接。
[0075] 此外，通过在树脂薄板3等的外框部适当地设置释放空气的空气孔，使得当贴附至 金属掩模2等时，不会夹带空气而形成气泡，可以将树脂薄板3等良好地贴合至金属掩模2 等。
[0076] 此外，间隔件31、61、91、121、151(以下称为"间隔件31等"）的加工，只要能通过紫 外线的照射，以一定的设计图案将树脂切断，则不限于紫外线激光器。例如，通过使间隔件 31等的设计图案所开口的孔径(孔版），密接至树脂薄板3等并照射紫外线的方法，也能够形 成间隔件31等。
【主权项】
1. 一种导电球固定用掩模，用于将导电球固定于以预定图案排列在工件的被固定面上 的电极上，其特征在于， 具备金属制的平板状的掩模和薄膜状的薄板； 所述掩模具有以与所述电极相对应的图案形成于面内、且能够插通导电球的大小的开 P； 所述薄板具有:树脂层，由作为耐热耐化学树脂的聚酰亚胺构成；以及间隔件，在面内 将该薄板以一定的设计图案切除而形成，所述一定的设计图案为格子状、线状、面状或这些 的组合； 所述掩模和所述薄板以所述树脂层朝向表面侧、所述间隔件不阻塞所述开口的方式， 通过由环氧树脂构成的热/压力硬化型的粘接薄板粘接。2. -种导电球固定用掩模的制造方法，该导电球固定用掩模用于将导电球固定于以预 定图案排列在工件的被固定面上的电极上，该制造方法的特征在于，包括： 掩模制作工序，通过电解电镀法、激光加工法或蚀刻法中的任一方法，制作掩模，该掩 模具有以与所述电极相对应的图案形成于面内、且能够插通导电球的大小的开口； 间隔件形成工序，利用紫外线激光器将薄膜状的薄板以一定的设计图案切除，去除所 述薄板的不需要部分而形成间隔件，所述薄板具有由作为耐热耐化学树脂的聚酰亚胺构成 的树脂层，所述一定的设计图案为格子状、线状、面状或这些的组合； 贴合工序，将所述薄板以所述树脂层朝向表面侧、所述间隔件不阻塞所述开口的方式， 通过由环氧树脂构成的热/压力硬化型的粘接薄板，能够剥离地贴合至所述掩模的表面；以 及 粘接工序，以预定的热或压力粘接所述掩模与所述薄板。3. -种导电球固定用掩模的制造方法，该导电球固定用掩模用于将导电球固定于以预 定图案排列在工件的被固定面上的电极上，该制造方法的特征在于，包括： 掩模制作工序，通过电解电镀法、激光加工法或蚀刻法中的任一方法，制作掩模，该掩 模具有以与所述电极相对应的图案形成于面内、且能够插通导电球的大小的开口； 贴合工序，将具有树脂层的薄膜状的薄板以所述树脂层朝向表面侧的方式，通过由环 氧树脂构成的热/压力硬化型的粘接薄板，能够剥离地贴合至所述掩模的表面，所述树脂层 由作为耐热耐化学树脂的聚酰亚胺构成； 间隔件形成工序，在所述薄板的面内，利用紫外线激光器，将加工条件调整为适当的值 以免切断所述掩模来将所述薄板以一定的设计图案切断，去除所述薄板的不需要部分而形 成间隔件，所述一定的设计图案为格子状、线状、面状或这些的组合；以及 粘接工序，以预定的热或压力粘接所述掩模与所述薄板； 所述间隔件被形成为不阻塞所述开口。4. 如权利要求1或2所述的导电球固定用掩模的制造方法，其特征在于， 在所述掩模与所述薄板的贴合工序后、粘接工序前，利用所述紫外线激光器，将加工条 件调整为适当的值以免切断所述掩模来将所述薄板切断，而加工空气槽或空气孔。
【文档编号】H01L21/60GK106057691SQ201610222492
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年4月12日 公开号201610222492.8, CN 106057691 A, CN 106057691A, CN 201610222492, CN-A-106057691, CN106057691 A, CN106057691A, CN201610222492, CN201610222492.8
【发明人】谷口义博, 千叶秀贵
【申请人】富来宝米可龙股份有限公司