形成焊料凸点的方法

专利名称：形成焊料凸点的方法
技术领域：
本发明涉及形成焊料凸点的方法，更具体地说，涉及下述形成 焊料凸点的方法在配线板、封装(例如芯片级封装)或基板(例如 半导体芯片)上设置有多个焊盘，将导电球安装在所述多个焊盘中的 每一个焊盘上，从而形成焊料凸点。
背景技术：
图1是示出现有技术的基板的剖视图。
参考图1，现有技术的基板IO具有基板主体11，穿通电极12，
多个焊盘13和16，阻焊层14和17以及焊料凸点19。下面以用作半 导体封装的配线板作为基板10的实例进行描述。
穿通电极穿透基板主体11。穿通电极12的下端与焊盘13连接， 穿通电极12的上端与焊盘16连接。穿通电极12用于使焊盘13与焊 盘16电连接。
焊盘13设置在基板主体11的下表面11A上。焊盘13具有用作 基板10的外部连接端子的连接部分13A。焊盘13与穿通电极12的 下端连接。
阻焊层14设置在基板主体11的下表面IIA上，以便覆盖焊盘 13的除连接部分13A以外的部分。阻焊层14具有用于使连接部分 13A露出的开口部分14A。
焊盘16设置在基板主体11的上表面11B上。焊盘16具有凸点 形成区域16A。凸点形成区域16A是形成焊料凸点19的区域，还是 提供焊剂以将用作焊料凸点19的导电球临时固定到凸点形成区域 16A上的区域。
阻焊层17设置在基板主体11的上表面11B上，以便覆盖焊盘 16的除凸点形成区域16A以外的部分。阻悍层17具有用于使凸点形
成区域16A露出的开口部分17A。
焊料凸点19设置在焊盘16的凸点形成区域16A中。焊料凸点 19用作基板IO的连接端子。例如，焊料凸点19与电子元件(例如 半导体芯片)电连接。
图2-图7是示出现有技术的焊料凸点形成方法的视图。在图2-图7中，与图1所示的现有技术的基板IO相同的元件具有相同的附 图标记。
下面参考图2-图7描述现有技术的形成焊料凸点的方法。首先， 在图2所示步骤中，制备具有多个基板形成区域J的基材21，基板 10将形成在所述基板形成区域J中，并且通过已知方法在基材21上 形成穿通电极12、多个焊盘13和16以及阻焊层14和17。在下文将 要描述的图7所示步骤中，沿着切割位置K切割基材21，从而变为
图1所示的基板主体11。
接下来，在图3所示步骤中，形成焊剂23以覆盖焊盘16的凸 点形成区域16A。更具体地说，如图37所示，在焊剂形成掩模23A 的开口部分23B与阻焊层17的开口部分17A对准的状态下，把焊剂 形成掩模23A布置在阻焊层17上。利用焊剂施加装置(未示出)通 过焊剂形成掩模23A将焊剂施加在凸点形成区域16A上。
随后，在图4所示步骤中，将图3所示的结构固定到导电球安 装装置24的操作台25上，并且在图3所示结构的上方布置具有多个 导电球安装孔26A(用于将导电球28分别安装在焊盘16的凸点形成 区域16A上的孔)的导电球安装掩模26。然后，从导电球安装掩模 26的上方供应导电球28，并且使导电球安装掩模26和操作台25摆 动，以便使导电球28安装在焊盘16的形成有焊剂23的每个凸点形 成区域16A上。
然后，在图5所示步骤中，从导电球安装装置24的操作台25 上取下图4所示的结构。此后，在图6所示步骤中，对图5所示的导 电球28进行回流处理，从而在焊盘16的凸点形成区域16A上形成 焊料凸点19。
此后，在图7所示步骤中，沿着切割位置K切割图6所示的结
构。从而，制成了基板IO(例如，见日本专利申请公开No.l 1-297886)。 然而，在图37所示的形成焊剂的过程中，存在这样的问题，艮P: 焊剂形成掩模23A的开口部分23B与阻焊层17的开口部分17A相 互不对准，并且形成未施加在凸点形成区域16A上的焊剂或者施加 在阻焊层17的表面上的焊剂。在这种情况下，产生了上面没有安装 导电球28的焊盘16。此外，还存在这样的问题，即导电球28安 装在除焊盘16以外的部分上，然后在回流处理时熔化并流出，从而 弓I起例如相邻焊球之间短路等问题。
即使焊剂形成掩模23A的开口部分23B与阻焊层17的开口部 分17A正确对准，也会因焊剂的粘性低而导致焊剂泄漏到焊剂形成 掩模2 3 A与阻焊层17之间的缝隙和阻焊层17与基材21之间的缝隙。 因此，存在这样的问题，即 一部分焊剂粘在阻焊层17的表面上， 从而施加焊剂的区域扩大，因而存在多个导电球安装在一个焊盘上的 可能性。
此外，在制造基板10的过程中，对于制成的每个基板IO来说， 基板主体11上的焊盘16和阻焊层17的开口部分(用于露出凸点形 成区域16A的开口部分)的位置或尺寸都会发生变化。
另一方面，设置在导电球安装掩模26上的导电球安装孔26A都 大致形成在设计位置上。
图8是用于解释现有技术的形成焊料凸点的方法的问题的视图。
因此，如图8所示，在现有技术的形成焊料凸点的方法中，在 使用导电球安装掩模26在焊盘16上安装导电球28的情况下，存在 这样的问题，即导电球安装孔26A与凸点形成区域16A相互不对 准，并且产生上面没有安装导电球28的焊盘16。焊盘16或导电球 28的尺寸越小，这种问题越明显。
此外，现有技术的形成焊料凸点的方法具有这样的问题，艮P: 由于使用了导电球安装掩模26而使基板10的制造成本增加。

发明内容
本发明的示例性实施例提供了一种形成焊料凸点的方法，该方
法能够降低制造成本并将导电球可靠地安装在每一个焊盘上。
本发明的一个方面涉及一种形成焊料凸点的方法，所述方法对 安装在多个焊盘上的导电球进行回流处理，从而形成焊料凸点。所述 方法包括金属膜形成步骤，在焊盘上形成能够与粘性化合物起化学 反应的金属膜；有机粘性层形成步骤，使含有粘性化合物的溶液与所 述金属膜起化学反应，从而在金属膜上形成有机粘性层；以及导电球 安装步骤，向所述有机粘性层供应导电球，从而通过有机粘性层和金 属膜将导电球安装在所述焊盘上。
根据本发明，在焊盘上形成能够与粘性化合物起化学反应的金 属膜，然后使含有粘性化合物的溶液与所述金属膜起化学反应，从而 在金属膜上形成有机粘性层。因此，在金属膜的形成有机粘性层的部 分的面积很小的情况下，也可以在金属膜上形成厚度大致相等的有机 粘性层。因此，当把导电球安装在焊盘上时，可以通过有机粘性层和 金属膜在每一个焊盘上可靠地安装一个导电球，而不使用现有技术中 所需的导电球安装掩模。此外，因为不需要导电球安装掩模，所以可 以降低形成有焊盘的结构的制造成本。
此外，粘性化合物可以含有下述衍生物中至少之一基于萘并 三唑的衍生物、基于苯并三唑的衍生物、基于咪唑的衍生物、基于苯 并咪唑的衍生物、基于巯基苯并噻唑的衍生物和基于苯并噻唑硫代脂 肪酸的衍生物。由于使用了粘性化合物，所以可以形成用于将导电球 临时固定在金属膜上的有机粘性层。
此外，可以使用铜膜或镍膜作为金属膜。因此，可以使金属膜 与粘性化合物起化学反应。
此外，当使用镍膜作为金属膜时，还可以提供金层形成步骤， 在金属膜上形成金层；以及金层去除步骤，在金属膜形成步骤与有机 粘性层形成步骤之间并在有机粘性层形成步骤紧前面去除金层。因 此，在使用易于被氧化的镍膜作为金属膜的情况下，可以通过在金属 膜上形成金层来防止镍膜发生氧化。
另外，在导电球安装步骤中，还可以将导电球分散在上面形成 有机粘性层的焊盘上，然后使所述焊盘摆动或摇动，从而在每一个焊
盘上安装一个导电球。因此，可以在每一个焊盘上安装一个导电球。 此外，还可以提供防扩散膜形成步骤，即在金属膜形成步骤之
前在焊盘上形成防扩散膜，然后在防扩散膜上形成金属膜。因此，当
使用铜作为焊盘材料时，通过在焊盘上形成防扩散膜，可以防止包含
在焊盘中的铜扩散进入焊料凸点。
另外，防扩散膜可以由通过镀覆法形成的镍膜、钯膜和金膜中
至少之一构成。因此，可以防止包含在焊盘中的铜扩散进入焊料凸点。 根据本发明，使形成在焊盘上的金属膜进行化学反应，从而形
成用于临时固定导电球的有机粘性层。因此，可以精确布置微小的导
电球，而不使用导电球安装掩模。因此，可以降低制造成本，而且可
以在每一个焊盘上可靠地安装一个导电球。
从下面的详细描述、附图和权利要求书中将清楚地看出本发明 的其它特征和优点。


图1是示出现有技术的基板的剖视图。
图2是示出现有技术的焊料凸点形成步骤的视图(第一步)， 图3是示出现有技术的焊料凸点形成步骤的视图(第二步)， 图4是示出现有技术的焊料凸点形成步骤的视图(第三步)， 图5是示出现有技术的焊料凸点形成步骤的视图(第四步)， 图6是示出现有技术的焊料凸点形成步骤的视图(第五步)， 图7是示出现有技术的焊料凸点形成步骤的视图(第六步)， 图8是用于解释现有技术的形成焊料凸点的方法的问题的视图， 图9是示出根据本发明第一实施例的基板的剖视图， 图IO是示出根据本发明第一实施例的变型的基板的剖视图， 图ll是示出根据本发明第一实施例的焊料凸点形成步骤的视图 (第一步)，
图12是示出根据本发明第一实施例的焊料凸点形成步骤的视图 (第二步)，
图13是示出根据本发明第一实施例的焊料凸点形成步骤的视图(第三步)，
图14是示出根据本发明第一实施例的焊料凸点形成步骤的视图
(第四步)，
图15是示出根据本发明第一实施例的焊料凸点形成步骤的视图 (第五步)，
图16是示出根据本发明第一实施例的焊料凸点形成步骤的视图 (第六步)，
图17是示出根据本发明第一实施例的焊料凸点形成步骤的视图
(第七步)，
图18是示出根据本发明第一实施例的焊料凸点形成步骤的视图
(第八步)，
图19是示出根据本发明第一实施例的焊料凸点形成步骤的视图 (第九步)，
图20是示出根据本发明第一实施例的焊料凸点形成步骤的视图 (第十步)，
图21是示出根据本发明第一实施例的变型的焊料凸点形成步骤
的视图(第一步)，
图22是示出根据本发明第一实施例的变型的焊料凸点形成步骤
的视图(第二步)，
图23是示出根据本发明第一实施例的变型的焊料凸点形成步骤
的视图(第三步)，
图24是示出根据本发明第二实施例的基板的剖视图， 图25是示出根据本发明第二实施例的变型的基板的剖视图， 图26是示出根据本发明第二实施例的焊料凸点形成步骤的视图 (第一步)，
图27是示出根据本发明第二实施例的焊料凸点形成步骤的视图 (第二步)，
图28是示出根据本发明第二实施例的焊料凸点形成步骤的视图 (第三步)，
图29是示出根据本发明第二实施例的焊料凸点形成步骤的视图
(第四步)，
图30是示出根据本发明第二实施例的焊料凸点形成步骤的视图 (第五步)，
图31是示出根据本发明第二实施例的变型的焊料凸点形成步骤
的视图(第一步)，
图32是示出根据本发明第二实施例的变型的焊料凸点形成步骤 的视图(第二步)，
图33是用于解释另一种导电球安装方法的视图(第一步)， 图34是用于解释另一种导电球安装方法的视图(第二步)， 图35是用于解释又一种导电球安装方法的视图(第一步)， 图36是用于解释又一种导电球安装方法的视图(第二步)，以
及
图37是用于解释现有技术的形成焊料凸点的方法的问题的视图。
具体实施例方式
接下来，将参考附图描述本发明的实施例。 (第一实施例)
图9是示出根据本发明第一实施例的基板的剖视图。 参考图9，根据本实施例的基板IOO具有基板主体101、穿通电 极102、多个焊盘103和107、阻焊层104和108、防扩散膜105和 109、金属膜111和焊料凸点112。在本实施例中，将用作半导体封 装的配线板作为基板100的实例进行下面的描述。
基板主体101呈板形形状并且具有多个通孔115。在通孔115 中设置有穿通电极102。穿通电极102的下端与焊盘103连接，穿通 电极102的上端与焊盘107连接。穿通电极102用于使焊盘103与焊 盘107电连接。例如，可以使用通过镀覆法形成的铜镀膜作为穿通电 极102。
焊盘103设置在基板主体101的下表面101A上的与穿通电极 102下端的形成位置相对应的部分上。焊盘103在平面图上呈圆形形
状，并且具有上面将要形成防扩散膜105的连接部分117。例如，连
接部分117通过防扩散膜105与例如母板等安装基板(未示出)电连 接。连接部分117在平面图上呈圆形形状。例如，可以使用图案化的 铜膜作为焊盘103。焊盘103的厚度可以设置为例如15)tmi。焊盘103 的直径R1可以设置为例如120jrni。在这种情况下，连接部分U7的 直径R2可以设置为例如80)am。焊盘103和连接部分117的平面形 状不限于本实施例中的形状。例如，焊盘103和连接部分117的平面
形状可以设置为矩形、多边形或其它形状。
阻焊层104设置在基板主体101的下表面101A上，以便覆盖焊 盘103的除连接部分117以外的部分。阻焊层104具有用于使连接部 分117的表面117A露出的开口部分118。
防扩散膜105设置成覆盖连接部分117的暴露于开口部分118 的部分。例如，对于防扩散膜105，可以使用如下膜具有在连接部 分117的表面117A上依次层叠的镍层和金层的镍/金层叠膜；具有在 连接部分117的表面117A上依次层叠的镍层、钯层和金层的镍/钯/ 金层叠膜；具有在连接部分117的表面117A上依次层叠的钯层和金 层的钯/金层叠膜；以及在连接部分117的表面117A上形成的金层。 例如，在使用镍/钯/金层叠膜作为防扩散膜105的情况下，通过无电 镀法顺序层叠镍层(例如，厚度为3pm或更大)、钯层(例如，厚 度为0.1nm或更小)和金层(例如，厚度为0.01pm-0.5^im)以形成 镍/钯/金层叠膜。
焊盘107设置在基板主体101的上表面101B上的与穿通电极 102上端的形成位置相对应的部分上。焊盘107在平面图上呈圆形形 状，并且具有上面将要形成防扩散膜109的连接部分121。连接部分 121通过防扩散膜109和金属膜111与焊料凸点112电连接。连接部 分121在平面图上呈圆形形状。例如，可以使用图案化的铜膜作为焊 盘107。焊盘107的厚度可以设置为例如15pm。在用作焊料凸点112 的导电球的直径为90pm的情况下，焊盘107的直径R3可以设置为 例如120pm。此外，在这种情况下，连接部分121的直径R4可以设 置为例如80|im。焊盘107和连接部分121的平面形状不限于本实施
例中的形状。例如，焊盘107和连接部分121的平面形状可以设置为
矩形、多边形或其它形状。
阻焊层108设置在基板主体101的上表面101B上，以便覆盖焊 盘107的除连接部分121以外的部分。阻焊层108具有用于使焊盘 107的连接部分121的表面121A露出的开口部分122。开口部分122 呈圆柱形形状。开口部分122的直径可以设置为上面只能安装一个导 电球。在用作焊料凸点112的导电球的直径为90pm的情况下，开口 部分122的直径可以设置为例如80pm。开口部分122的形状不限于 本实施例中的形状。开口部分122的平面形状可以设置为矩形、多边 形或其它形状。
防扩散膜109设置成覆盖连接部分121的暴露于开口部分122 的表面121A。防扩散膜109用于防止形成焊盘107的金属元件扩散 进入悍料凸点112，并且用于增强焊料与焊盘107的结合性。对于金 属膜lll和115厚度小并且在导电球的回流中完全扩散进入焊料的情 况来说，防扩散膜109尤为有效。
例如，对于防扩散膜109，可以使用如下膜具有在连接部分 121的暴露于开口部分122的表面121A上依次层叠的镍层和金层的 镍/金层叠膜；具有在连接部分121的表面121A上依次层叠的镍层、 钯层和金层的镍/钯/金层叠膜；具有在连接部分121的表面121A上 依次层叠的钯层和金层的钯/金层叠膜；以及在连接部分121的表面 121A上形成的金层。例如，在使用镍/钯/金层叠膜作为防扩散膜109 的情况下，通过无电镀法顺序地层叠镍层(例如，厚度为3)Lim或更 大)、钯层(例如，厚度为O.lpm或更小)和金层(例如，厚度为 0.01pm-0.5pm)以形成镍/钯/金层叠膜。
金属膜111设置成在防扩散膜109的与焊盘107接触的表面的 相对侧覆盖防扩散膜109的表面。金属膜111可以与含有下述衍生物 中至少之一的粘性化合物起化学反应基于萘并三唑的衍生物、基于
苯并三唑的衍生物、基于咪唑的衍生物、基于苯并咪唑的衍生物、基 于巯基苯并噻唑的衍生物和基于苯并噻唑硫代脂肪酸。金属膜111 用于形成有机粘性层，以便通过与含有粘性化合物的溶液起反应来将下文将要描述的导电球(通过在导电球上进行回流处理而使导电球变 为焊料凸点112)临时固定到金属膜111上。
例如，可以使用铜膜或镍膜作为金属膜111。在使用铜膜作为金
属膜111的情况下，铜膜的厚度可以设置为例如0.1pm-l.(^m。例如，
可以通过镀覆法形成金属膜111。
焊料凸点112在金属膜111的与防扩散膜109接触的表面的相 对侧设置在金属膜111的表面上。焊料凸点112与例如半导体芯片等 电子元件(未示出)电连接。
例如，可以使用配线板、封装(例如芯片级封装)或半导体芯 片作为具有上述结构(基板的焊盘结构)的基板100。
参考根据本实施例的基板100，已经以设置在防扩散膜109上的 金属膜111很厚(例如，厚度等于或大于0.5pm)的情况(在形成焊 料凸点112时，仅一部分金属膜111扩散进入焊料的情况)为例的进 行了描述。在金属膜lll很薄(例如，厚度小于0.5nm)的情况下， 当在下文将要描述的图19所示步骤中对导电球129进行回流处理时， 全部金属膜111都扩散进入焊料。因此，在形成焊料凸点112之后没 有留下金属膜111。
换句话说，如下文将要描述的图IO所示，在作为成品部件的基 板123上不存在覆盖防扩散膜109的金属膜111。
图IO是示出根据本发明第一实施例的变型的基板的剖视图。在 图10中，与根据第一实施例的基板IOO相同的元件具有相同的附图 标记。
参考图10，除了设置在根据第一实施例的基板100中的全部金 属膜111都扩散进入焊料凸点112以外，根据本发明第一实施例的变 型的基板123的结构与基板100相同。
图11-图20是示出根据本发明第一实施例的焊料凸点形成方法 的视图。在图11-图20中，与根据第一实施例的基板100相同的元 件具有相同的附图标记。
参考图11-图20，将以制造根据第一实施例的基板100的情况 为例描述根据本实施例的形成焊料凸点的方法。
首先，在图ll所示步骤中，通过已知方法在具有将要形成基板
IOO的多个基板形成区域A的基材125上形成通孔115、穿通电极102 以及多个焊盘103和107，然后，在基材125的表面125A上形成具 有使连接部分117的表面117A露出的开口部分118的阻焊层104， 并且在基材125的表面125B (位于表面125A的相对侧)上形成具 有使连接部分121的表面121A露出的开口部分122的阻焊层108。
沿着切割位置B切割基材125，从而获得多个基板主体101。例 如，可以使用硅基板或玻璃环氧树脂基板作为基材125。例如，通过 镀覆法形成穿通电极102、具有连接部分117的焊盘103和具有连接 部分121的焊盘107。例如，可以使用铜膜作为穿通电极102、焊盘 103和107。焊盘103和107的厚度可以设置为例如15jum。焊盘103 的直径R1可以设置为例如120jLim。在这种情况下，连接部分117的 直径R2可以设置为例如80pm。此外，在下文描述的图16所示步骤 中使用的导电球的直径为90pm的情况下，焊盘107的直径R3可以 设置为例如120pm。在这种情况下，连接部分121的直径R4可以设 置为例如80)im。开口部分118形成为其直径大致等于连接部分117 的直径R2。此外，例如，开口部分122可以形成为其直径大致等于 连接部分121的直径R4。
随后，在图12所示步骤中，对连接部分117和121进行清洗处 理和活化处理，然后，通过镀覆法在连接部分117的表面117A上形 成防扩散膜105，而且在连接部分121的表面121A上形成防扩散膜 109 (防扩散膜形成步骤)。例如，清洗处理和活化处理包括对连 接部分117的表面117A和连接部分121的表面121A进行脱脂处理、 对经过脱脂处理的连接部分117的表面117A和连接部分121的表面 121A进行蚀刻处理、对经过蚀刻处理的连接部分117的表面117A 和连接部分121的表面121A进行酸洗处理以及对经过酸洗处理的连 接部分117的表面117A和连接部分121的表面121A进行活化处理。
例如，对于防扩散膜105和109，可以使用具有依次层叠的镍层 和金层的镍/金层叠膜；具有依次层叠的镍层、钯层和金层的镍/钯/ 金层叠膜；具有依次层叠的钯层和金层的钯/金层叠膜；以及金层。
例如，在使用镍/钯/金层叠膜作为防扩散膜105和109的情况下，通 过无电镀法顺序地层叠镍层(例如，厚度为3pm或更大)、钯层(例 如，厚度为O.liiim或更小)和金层(例如，厚度为0.01nm-0.5nm) 以形成镍/钯/金层叠膜。
随后，在图13所示步骤中，通过镀覆法形成能够与含有下述衍 生物中至少之一的粘性化合物起化学反应的金属膜111:基于萘并三 唑的衍生物、基于苯并三唑的衍生物、基于咪唑的衍生物、基于苯并 咪唑的衍生物、基于巯基苯并噻唑的衍生物和基于苯并噻唑硫代脂肪 酸，以便覆盖防扩散膜109的暴露于开口部分122的表面(金属膜形 成步骤)。
例如，可以使用铜膜或镍膜作为能够与粘性化合物起化学反应 的金属膜lll。例如，可以通过镀覆法形成金属膜111。在使用铜膜 作为金属膜111的情况下，金属膜111的厚度可以设置为例如 0.1)im-l.(^m。因此，通过减少作为金属膜111的铜膜的厚度，可以 减轻对电特性有不利影响的铜-钯化合物的影响。
接下来，在图14所示步骤中，使含有粘性化合物的溶液与金属 膜111起化学反应以形成有机粘性层127，以便覆盖金属膜111的暴 露于开口部分122的部分(有机粘性层形成步骤)。更具体地说，通 过以下方式形成有机粘性层127，即将图13所示的结构浸入按重 量计含有0.05%-20%的下述衍生物中至少之一的溶液中基于萘并三 唑的衍生物、基于苯并三唑的衍生物、基于咪唑的衍生物、基于苯并 咪唑的衍生物、基于巯基苯并噻唑的衍生物和基于苯并噻唑硫代脂肪 酸的衍生物，或者将这种溶液施加在金属膜111的暴露于开口部分 122的部分上。有机粘性层127用于在下文将要描述的图16所示步 骤中将导电球129临时固定到金属膜111上。有机粘性层127的厚度 可以设置为例如50nm。
因此，在焊盘107上形成能够与粘性化合物起化学反应的金属 膜lll，然后使含有粘性化合物的溶液与金属膜lll相互起化学反应， 从而在金属膜111的暴露于开口部分122的部分上形成有机粘性层 127。因此，在金属膜111的形成有机粘性层127的表面面积很小的情况下，也可以在金属膜lll上形成厚度大致相等的有机粘性层127。
因此，当要把导电球129安装在焊盘107上时，可以通过有机粘性层 127和金属膜111将各导电球可靠地安装在焊盘107上，而不使用现 有技术中所需的导电球安装掩模26 (见图4和图8)。此外，因为不 需要导电球安装掩模26，因此可以降低形成有焊料凸点112的基板 100的制造成本。
随后，在图15所示步骤中，将图14所示结构固定到导电球供 应装置130的操作台131上，使得多个导电球可以落到图14所示结 构的形成有机粘性层127的一侧。导电球供应装置130具有操作台 131;摆动装置132，其使操作台131摆动；支撑物133，其通过摆动 装置132支撑操作台131;以及导电球容器134，其布置在操作台131 上方并且用于使导电球129落到固定在操作台131上的上述结构上 (见图16)。
然后，在图16所示步骤中，使导电球129从布置在操作台131 上方的导电球容器134中落下，并且使包括焊盘107的结构摆动(使 操作台131摆动)，从而在形成有金属膜111和有机粘性层127的每 一个焊盘107上安装一个导电球129 (导电球安装步骤)。
例如，可以使用由锡-银-铜合金构成的焊球或者由锡-银合金构 成的焊球作为导电球129。此外，导电球129的直径可以设置为例如 80,-90,。
此后，在图17所示步骤中，在导电球129停止下落的状态下使 固定在操作台131上的结构摆动。因此，从阻焊层108上去除或收集 不能安装在金属膜111上的多余导电球129。
接下来，在图18所示步骤中，从操作台131上取下图17所示 的安装有导电球129的结构。
随后，在图19所示步骤中，对图18所示的导电球129进行回 流处理，从而在各个金属膜111上形成焊料凸点112。因此，在设置 在基材125中的多个基材形成区域A内形成与基板IOO对应的结构。 在图19所示步骤中，有机粘性层127在回流处理中挥发。
在图19所示步骤中，在不使用焊剂的情况下对导电球129进行
回流处理。
由于在不使用焊剂的情况下对导电球129进行回流处理，因而 不必执行焊剂施加处理和对导电球129进行回流处理之后的焊剂清 洗步骤(使用有机溶剂的清洗步骤)。因此，可以简化制造基板IOO 的过程。因此，可以降低基板100的制造成本。
此外，因为没有使用焊剂，所以不必对回流炉执行在现有技术 所需的定期清洗工作。
此外，因为没有使用焊剂，所以不会在焊料凸点112的表面或 者基板100的表面上产生焊剂残渣。因此，可以防止焊剂导致焊料凸 点112和焊盘107被腐蚀。因此，可以增强基板100和安装在基板 IOO上的半导体芯片的电连接可靠性，以及半导体芯片与基板100之 间的电连接可靠性。
如上文所述，在图19所示步骤中，在设置在防扩散膜109上的 金属膜lll较厚的情况下(例如，厚度等于或大于0.5pm)，金属膜 111会留在图19所示的防扩散膜109上。然而，在金属膜111较薄 的情况下(例如，厚度小于0.5pm)，因为在对导电球129进行回流 处理时全部金属膜111都扩散进入焊料，所以在形成焊料凸点112 之后不会留下金属膜111。
随后，在图20所示步骤中，沿着切割位置B切割图19所示的 结构。从而制成了多个基板100。
根据本实施例的凸点形成方法，在焊盘107上形成能够与粘性 化合物起化学反应金属膜111，然后使含有粘性化合物的溶液与金属 膜111相互起化学反应，从而在金属膜111的暴露于开口部分122 的部分上形成有机粘性层127。因此，在金属膜111的形成有机粘性 层127的表面面积很小的情况下，也可以在金属膜111上形成厚度大 致相等的有机粘性层127。因此，当要把导电球129安装在焊盘107 上时，可以通过有机粘性层127和金属膜111在每一个焊盘107上可 靠地安装一个导电球129，而不使用现有技术中所需的导电球安装掩 模26(见图4)。此外，因为不需要导电球安装掩模26，因此可以 降低形成有焊料凸点112的基板100的制造成本。
图21-图23是示出根据本发明第一实施例的变型的焊料凸点形 成方法的视图。在图21-图23中，与上述图11-图20所示结构相同 的元件具有相同的附图标记。
参考图21-图23，以制造根据第一实施例的基板100的情况为 例描述根据第一实施例的变型的形成焊料凸点的方法。
首先，执行与上述图11-图18所示步骤相同的处理以形成图18 所示的结构。接下来，在图21所示步骤中，使包含在导电球129中 的焊料只熔化一半，以便通过金属膜lll将导电球129临时固定在焊 盘107上。
这样，使包含在导电球129中的焊料只熔化一半，以便通过金 属膜lll将导电球129临时固定在焊盘107上。因此，在下文将要描 述的图22所示步骤中，可以防止导电球129在形成用于覆盖导电球 129的焊剂147时相对于焊盘107滑动。
接下来，在图22所示步骤中，形成焊剂147以便覆盖图21所 示结构的临时固定导电球129—侧的表面以及导电球129。例如，通 过涂布工艺形成焊剂147。
然后，在图23所示步骤中，对导电球129进行回流处理以形成 焊料凸点112。此时，大部分焊剂147挥发。因此，在处理图23所 示步骤之后获得的焊剂147的厚度小于设置在图22所示结构中的焊 剂147的厚度。
此后，通过清洗去除图23所示步骤中的焊剂147。随后，进行 上述图20所示步骤中的工艺，从而制成多个基板IOO。
根据本实施例的凸点形成方法，由于在对导电球129进行回流 处理以形成焊料凸点112时使用了焊剂147，所以可以充分保持焊料 凸点112与焊盘107之间的结合强度以及焊料的润湿性。优选的是， 根据构成导电球129的焊料的成分来决定是否使用根据第一实施例 的变型的形成焊料凸点的方法。
此外，如果在导电球129与有机粘性层127简单结合的状态(图 18所示的状态)下施加焊剂，则有机粘性层127被焊剂溶解，从而 使导电球相对于焊盘107滑动。为此，优选的是，如图21所示，导
电球129应当被溶解一半并且被临时固定。
此外，在如图19所示进行没有焊剂的回流步骤的某些情况下， 有机粘性层127没有完全挥发而是有残留。在这种情况下，优选通过 合适的焊剂去除有机粘性层127，从而通过应用第一实施例的变型来 增强焊料的结合强度。
(第二实施例)
图24是示出根据本发明第二实施例的基板的剖视图。在图24
中，与根据第一实施例的基板ioo相同的元件具有相同的附图标记。
参考图24，除了提供金属膜151来代替设置在根据第一实施例 的基板100中的防扩散膜109和金属膜111以外，根据第二实施例的 基板150的结构与基板100的结构相同。
金属膜151设置成在连接部分121的接触基板主体101的上表 面101B的表面的相反侧覆盖连接部分121的表面121A。金属膜151 可以与第一实施例中描述的粘性化合物起化学反应。金属膜151用于 与含有第一实施例中描述的粘性化合物的溶液起反应，从而形成有机 粘性层以将导电球129临时固定在金属膜151上。例如，可以使用通 过镀覆法形成的镍膜作为金属膜151。在使用镍膜作为金属膜151的 情况下，金属膜151的厚度可以设置为例如等于或大于3pm (例如， 3|tim-8|im)。
例如，可以使用配线板、封装(例如芯片级封装)或半导体芯 片作为具有上述结构(基板的焊盘结构)的基板150。
参考根据本实施例的基板150，已经以设置在连接部分121上的 金属膜151很厚(例如，厚度等于或大于0.5pm)的情况(在形成焊 料凸点112时，仅一部分金属膜151扩散进入焊料的情况)为例的进 行了描述。在金属膜151很薄(例如，厚度小于0.5pm)的情况下， 在对导电球129进行回流处理以形成焊料凸点112时，全部金属膜 151都扩散进入焊料。因此，在形成焊料凸点112之后没有留下金属 膜151。换句话说，如下文将要描述的图25所示，在作为成品部件 的基板180上不存在金属膜151。
图25是示出根据本发明第二实施例的变型的基板的剖视图。在
图25中，与根据第二实施例的基板150相同的元件具有相同的附图标记。
参考图25，除了设置在根据第二实施例的基板150中的全部金 属膜151都扩散进入焊料凸点112以外，根据本发明第二实施例的变 型的基板180的结构与基板150相同。
图26-图30是示出根据本发明第二实施例的焊料凸点形成方法 的视图。在图26-图30中，与根据第二实施例的基板150相同的元 件具有相同的附图标记。
首先，在图26所示步骤中，进行与第一实施例中描述的图11 和图12所示步骤相同的操作以形成图26所示的结构。随后，在图 27所示步骤中，通过镀覆法形成能够与含有下述衍生物中至少之一 的粘性化合物起化学反应的金属膜151:基于萘并三唑的衍生物、基 于苯并三唑的衍生物、基于咪唑的衍生物、基于苯并咪唑的衍生物、 基于巯基苯并噻唑的衍生物和基于苯并噻唑硫代脂肪酸的衍生物，以 便覆盖连接部分121的暴露于开口部分122的表面121A (金属膜形 成步骤)。例如，可以使用镍膜作为能够与粘性化合物起化学反应的 金属膜151。在使用镍膜作为金属膜151的情况下，金属膜151的厚 度可以设置为例如等于或大于3|im (例如，3pm至8nm)。
此外，可以同时形成金属膜151与防扩散膜105。例如，由镍/ 钯/金层叠膜构成防扩散膜105，在表面117A上形成镍层的同时在表 面121A上形成镍层(镍膜)，然后通过镀覆法并使用表面121A作 为掩模在表面117A上顺序地形成钯层和金层，从而同时形成防扩散 膜105和金属膜151。
接下来，在图28所示步骤中，使含有粘性化合物的溶液与金属 膜151起化学反应来形成有机粘性层155，以便覆盖金属膜151的暴 露于开口部分122的部分(有机粘性层形成步骤)。更具体地说，通 过以下方式形成有机粘性层155:将图27所示的结构浸入按重量计 含有0.05%-20%的下述衍生物中至少之一的溶液中基于萘并三唑的 衍生物、基于苯并三唑的衍生物、基于咪唑的衍生物、基于苯并咪唑的衍生物、基于巯基苯并噻唑的衍生物和基于苯并噻唑硫代脂肪酸的
衍生物，或者将这种溶液施加在金属膜151的暴露于开口部分122 的部分上。有机粘性层155用于在下文将要描述的图29所示步骤中 临时固定导电球129。有机粘性层155的厚度可以设置为例如50nm。
因此，在焊盘107上形成能够与粘性化合物起化学反应的金属 膜151，然后使含有粘性化合物的溶液与金属膜151相互起化学反应， 从而在金属膜151的暴露于开口部分122的部分上形成有机粘性层 155。因此，在金属膜151的形成有机粘性层155的表面面积很小的 情况下，也可以在金属膜151上形成厚度大致相等的有机粘性层155。 因此，当要把导电球129安装在焊盘107上时，可以通过有机粘性层 155和金属膜151在每一个焊盘107上可靠地安装一个导电球129， 而不使用现有技术中所需的导电球安装掩模26(见图4和图8)。此 外，不需要导电球安装掩模26。因此，可以降低形成有焊料凸点112 的基板150的制造成本。
随后，在图29所示步骤中，使导电球129从布置在导电球供应 装置130的操作台131上方的导电球容器134中落下，并且使包括焊 盘107的结构摆动(使操作台131摆动)，从而形成有金属膜151 和有机粘性层155的每一个焊盘107上安装一个导电球129(导电球 安装步骤)。
然后，执行与第一实施例中描述的图17-图20所示步骤相同的 处理，从而制成了如图30所示的多个基板150。
根据第二实施例的凸点形成方法，在焊盘107上形成能够与粘 性化合物起化学反应的金属膜151，然后使含有粘性化合物的溶液与 金属膜151相互起化学反应，从而在金属151的暴露于开口部分 122的部分上形成有机粘性层155。因此，在金属膜151的形成有机 粘性层155的表面面积很小的情况下，也可以在金属膜151上形成厚 度大致相等的有机粘性层155。因此，当要把导电球129安装在焊盘 107上时，可以通过有机粘性层155和金属膜151在每一个焊盘107 上可靠地安装一个导电球129，而不使用现有技术中所需的导电球安 装掩模26 (见图4和图8)。此外，不需要导电球安装掩模26。因
此，可以降低形成有焊料凸点112的基板150的制造成本。
图31和图32是示出根据本发明第二实施例的变型的焊料凸点 形成方法的视图。
参考图31和图32，将对根据第二实施例的变型的形成焊料凸点 的方法进行描述。首先，进行与上述图26和图27所示步骤相同的处 理以形成图27所示的结构。
接下来，在图31所示步骤中，通过镀覆法形成金膜161，以便 覆盖金属膜151的暴露于开口部分122的表面。由于形成了覆盖金属 膜151表面的金膜161，所以当使用镍膜作为金属膜151时，可以防 止易于被氧化的镍膜发生氧化。因此，在形成有金属膜151的结构保 留一段时间的情况下(在形成金属膜151之后没有立即形成有机粘性 层155)，形成金膜161来覆盖金属膜151 (在这种情况下为镍膜) 的表面是有效的。
然后，在图32所示步骤中，去除图31所示的金膜161。此后， 进行与上述图28-图30所示步骤相同的处理，从而制成了多个基板 150。
虽然已经详细描述了根据本发明的优选实施例，但是本发明不 限于这些具体的实施例，而是可以在不脱离如权利要求书所述的本发 明范围的情况下进行各种变化和修改。
例如，尽管在第一实施例和第二实施例中以导电球129落下并 安装到有机粘性层127和155上的情况为例进行了描述，但是也可以 通过使用下面将要描述的图33和图34所示方法或图35和图36所示 方法将导电球129安装在有机粘性层127和155上。
图33和图34是用于解释另一种导电球安装方法的视图，图35 和图36是用于解释又一种导电球安装方法的视图。
如图33和图34所示，还可以将图14或图28所示的结构插入 容纳有导电球129的导电球容器171中，然后拔出如此插入的结构， 从而使导电球129与有机粘性层127和155结合。
此外，如图35和图36所示，还可以将图14或图28所示的结 构压在上面安装有导电球129的平板173上，从而使导电球129与有
机粘性层127和155结合并使导电球129安装在有机粘性层127和 155上。
本发明可以应用于下述形成焊料凸点的方法，即在配线板、
封装(例如芯片级封装)或基板(例如半导体芯片)上设置焊盘，把 导电球安装在每一个焊盘上，从而形成焊球。
权利要求
1.一种形成焊料凸点的方法，包括金属膜形成步骤，在多个焊盘上形成能够与粘性化合物起化学反应的金属膜；有机粘性层形成步骤，使含有粘性化合物的溶液与所述金属膜起化学反应，从而在所述金属膜上形成有机粘性层；导电球安装步骤，向所述有机粘性层供应导电球，从而通过所述有机粘性层和金属膜将所述导电球安装在所述焊盘上；以及对安装在所述焊盘上的所述导电球进行回流处理。
2. 根据权利要求1所述的形成焊料凸点的方法，其中， 所述粘性化合物含有下述衍生物中至少之一基于萘并三唑的衍生物、基于苯并三唑的衍生物、基于咪唑的衍生物、基于苯并咪唑 的衍生物、基于巯基苯并噻唑的衍生物和基于苯并噻唑硫代脂肪酸的 衍生物。
3. 根据权利要求1或2所述的形成焊料凸点的方法，其中， 所述金属膜为铜膜或镍膜。
4. 根据权利要求3所述的形成焊料凸点的方法，其中， 当使用镍膜作为所述金属膜时，所述方法还包括 金层形成步骤，在所述金属膜上形成金层；以及 金层去除步骤，在所述金属膜形成步骤与所述有机粘性层形成步骤之间并在所述有机粘性层形成步骤紧前面去除所述金层。
5. 根据权利要求1或2所述的形成焊料凸点的方法，其中， 在所述导电球安装步骤中，将所述导电球分散在上面形成所述有机粘性层的所述焊盘上，然后使所述焊盘摆动或摇动，从而在每一 个所述焊盘上安装一个所述导电球。
6. 根据权利要求1或2所述的形成焊料凸点的方法，还包括 防扩散膜形成步骤，在所述金属膜形成步骤之前在所述焊盘上形成防扩散膜，其中，所述金属膜形成在所述防扩散膜上。
7. 根据权利要求6所述的形成焊料凸点的方法，其中， 所述防扩散膜由通过镀覆法形成的镍膜、钯膜和金膜中至少之一构成。
全文摘要
本发明公开一种形成焊料凸点的方法，所述方法对安装在多个焊盘上的导电球进行回流处理，从而形成焊料凸点。所述方法包括金属膜形成步骤，在焊盘上形成能够与粘性化合物起化学反应的金属膜；有机粘性层形成步骤，使含有粘性化合物的溶液与所述金属膜起化学反应，从而在金属膜上形成有机粘性层；以及导电球安装步骤，向上面形成有机粘性层的焊盘供应导电球，从而通过金属膜将导电球安装在所述焊盘上。
文档编号H05K3/34GK101350323SQ20081013076
公开日2009年1月21日 申请日期2008年7月17日 优先权日2007年7月17日
发明者中泽昌夫, 今藤桂, 小平正司, 山崎胜, 榎建次郎, 永田欣司, 真田昌树, 织田祥子 申请人:新光电气工业株式会社