JPH02251145A - 突起電極形成方法 - Google Patents

突起電極形成方法

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JPH02251145A
JPH02251145A JP1073313A JP7331389A JPH02251145A JP H02251145 A JPH02251145 A JP H02251145A JP 1073313 A JP1073313 A JP 1073313A JP 7331389 A JP7331389 A JP 7331389A JP H02251145 A JPH02251145 A JP H02251145A
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JP
Japan
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protective film
terminal electrode
solder
electrode
substrate
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JP1073313A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Hirasawa
宏幸 平澤
Kazuo Inoue
和夫 井上
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Citizen Watch Co Ltd
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Citizen Watch Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/01Manufacture or treatment
    • H10W72/012Manufacture or treatment of bump connectors, dummy bumps or thermal bumps
    • H10W72/01231Manufacture or treatment of bump connectors, dummy bumps or thermal bumps using blanket deposition
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10W72/01Manufacture or treatment
    • H10W72/012Manufacture or treatment of bump connectors, dummy bumps or thermal bumps
    • H10W72/01251Changing the shapes of bumps

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  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子素子と回路基板とを接続する際に用いるボ
ンディング用の突起電極の形成方法に関するものである
〔従来の技術〕
従来用いられているはんだ突起電極の形成方法は、フォ
トエツチング処理を用いたメツキ法に代表される。第4
図(a)、(b)、(C)、(d)、及び(e)は/I
’7キ法による突起電極の形成方法の工程とボンディン
グの状態を示す断面図である。
まず第4図(a)に示すように、例えばシリコンからな
る基板41上に端子電極部42を、蒸着、スパッタ等に
よる成膜後、フォトエツチングによるバターニングによ
って形成する。この端子電極部42は、基板41上の同
図には示されていない半導体機能部と電気的に接続され
ていて、一般にアルミニウム系の材料が用いられる。次
に基板410表面の保護膜46として、絶縁材料を用い
て基板41全面を覆った後、フォトエツチング処理によ
って端子電極部42の中央部を露出する形状の保護膜4
6を形成する。
次に第4図(b)に示すように、基板41全面にメツキ
用共通電極層44を、例えばクロム、銅、金等の金属材
料を用いて、蒸着法によって順次成膜し積層形成する。
これらの金属材料は端子電極部42と後工程で形成する
はんだ層との濡れ性・密着性の向上および両材料間の拡
散防止膜としての役目を持ち、一般に数種の金属材料の
積層構造となっている。更にメツキ用共通電極層44上
に、レジスト膜45を個々の突起電極を形成させる部分
を開口する形状にフォトエツチングによって形成する。
次に第4図(C)に示すように、メツキはんだ46を、
電解メツキ法によってメツキ用共通電極層44に電流を
供給しながら、レジスト膜45の開口された個々の端子
電極部42上に形成する。その後、基板41全面にフラ
ックス47を塗布する。
次に第4図(d)に示すよりに、はんだ突起電極48と
して加熱によって前述のメツキはんだ46をフラックス
47と共に溶融し、溶融はんだの表面張力を利用して、
端子電極部42上にメツキ用共通電極層44を介して接
合された球状電極を形成する。これがいわゆる丸め処理
である。その後、余分なフラックスを洗浄除去し、レジ
スト膜45を剥離する。更にメツキ用共通電極層44の
金、銅、クロムを順次エツチングによって除去するが、
このとき端子電極部42上のメツキ用共通電極層44の
一部はエツチング除去されずに残留する。
以上の工程によってはんだ突起電極48を完成する。
このはんだ突起電極48を形成した基板41は、第4図
(e)に示すように、例えばプリント基板などの相対し
て接合される基板49上の基板電極部50上にはんだ突
起電極48を位置合わせし、加熱によってはんだ突起電
極48を溶融して接合はんだ51として両基板がボンデ
ィングされる。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述したフォトレジストを用いたメツキ法による従来法
では、メツキ用共通電極層44としての金属層の形成か
らエツチング除去までの工程が長(工数がかかり生産上
コスト高であり、また所定のはんだ突起電極48高さを
得るためにメツキはんだ46厚を厚(する必要がありメ
ツキ時間が長くなるので、生産上の効率が良くない。し
かもこの場合、第4図(C)に示したよ5に、メツキ法
では等方的にメツキはんだ46が形成されるので基板4
1に対して水平な方向にメツキが進む。通常、メツキは
んだ46の高さと直径の比は、約1=3となるので、丸
め処理によって形成される球状のはんだ突起電極48が
十分な高さを有するには、隣接するメツキはんだ46と
の接触を避けるのに十分な端子電極部420間隙を設定
する必要がある。従って、高密度なはんだ突起電極48
の形成に限界があり半導体素子の多端子化、高密度化へ
の対応が困難である等の課題点がある。
本発明の目的は上記のような課題点に着目して、簡便な
手法で低コストであり、多端子で高密度な突起電極の形
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〕
上記目的を達成するため本発明における突起電極は下記
記載の工程により製造する。
半導体集積回路の入出力端子である端子電極部上の全面
に保護膜を形成しフォトエツチングによりこの保護膜に
保護膜開口部を形成し端子電極部を露出する工程と、端
子電極部を含む保護膜上に突起電極材料を形成する工程
と、加熱処理を行なうことにより突起電極材料を溶融し
端子電極部に突起電極を形成する工程とを有する。
〔実施例〕
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図(a)、(b)、(C)、(d)及び(e)は本
発明の一実施例を説明するだめの工程を示した断面図で
ある。また、第2図(a)、(b)及び(C)は同工程
を分かりやす(説明するために示した斜視図である。
まず第1図(a)に示すように、例えばシリコンからな
る基板11上に導電層12、下地層16を順次成膜する
。具体的にはまず、導電層12としては、抵抗率が低(
、基板11との良好な接着性を有するアルミニウムある
いはその合金を、蒸着、スパッタリングなどの方法によ
って基板11上全面に約1μm厚に成膜する。ここでア
ルミニウム系の材料は、はんだとの濡れ性に欠(ので、
下地層16としてのはんだとの濡れ性が良好な導電材料
、例えば銅やニッケルなどを蒸着、スパッタリング等の
方法で200nm程の厚さに前述の導電層12上全面に
形成する。その後、下地層16上にレジスト膜14を形
成し、下地層16、導電層12を順次エツチングによる
パターニングを行い、第1図(b)に示す様に、端子電
極部15、電極下地部17を形成する。端子電極部15
は、基板11上の図には示されていない半導体機能部と
電気的に接続されている。次に保護膜16として基板1
1上の全面にリン珪酸ガラスあるいはポリイミドなどの
絶縁材料なCVD、スパッタリングあるいはスピンコー
ド法を用いて約3μm厚に成膜する。更に端子電極部1
5上の電極下地部17におけるはんだ突起電極形成予定
部分を露出させるよ5に、フォトエツチング処理によっ
て保護膜16のパターニングを行い、保護膜開口部18
を有する保護膜16を形成する。ここまでの工程を例え
ば前述ウェハ状の基板11におけるひとつの電子素子ベ
レットの斜視図として示したのが第2図(a)であり、
保護膜開口部18においては電極下地部17が露出して
いる。
しかる後第1図(c) K示すように、はんだ層19と
して、はんだペーストを印刷法、転写法、あるいはディ
スペンス法等により保護膜開口部18を含む保護膜16
上に供給する。この供給形態を分かりやす(斜視図で示
したのが第2図(b)で、保護膜開口部18が高密度に
複数存在する領域、つまり端子電極部15が連続的に形
成されている領域においては、複数の保護膜開口部18
を含む領域に広域的にはんだの供給を行ない、ひとつの
電子素子ベレットに単数あるいは複数のはんだ供給領域
が存在する状態となる。同図においては2つのはんだ層
19領域が存在する例を示している。
次に第1図(d)に示す様に、突起電極20として、前
述のはんだ層19を200°C〜300℃の温度で加熱
溶融し、溶融はんだの表面張力を利用して保護膜開口部
18において電極下地部17を介して端子電極部15と
接合した球状のはんだを形成させ、放冷によって球状の
まま硬化させる丸め処理を行なう。第2図(C)は、突
起電極20の完成状態を示す斜視図である。
このとき複数の端子電極部15に対して広域的に供給さ
れていたはんだペーストは、溶融状態において保護膜1
6に対しては濡れることはなく、露出された端子電極部
15上の電極下地部17にのみ毛管現象によって凝集す
るので、個りの端子電極部15上に独立した突起電極2
0を形成することが可能である。
またこの場合はんだの組成とはんだの粘度、粘着性、だ
れ性は、はんだペースト中に含有されるフラックスによ
って左右されるが、通常突起電極の形成においては3w
t%〜15wt%のフラックスを含有するものが適当で
ある。更にはんだからなる突起電極20の高さは一般に
、端子電極ピンチ200μm〜300μmにおいて50
μm〜100μmが適当であるが、本発明知おいては、
突起電極のピッチに適応して、はんだの供給厚と供給面
積によって突起電極の高さを調節することが可能である
丸め処理において溶融はんだの短絡現象によって、隣接
する突起電極20ど5しの短絡の発生が考えられるが、
一般にその原因は■端子電極位置の設計上の問題、■製
造条件、および■汚染されたはんだ等によるものであり
、それらの要素を配慮することで短絡を防止することが
可能である。
またはんだ層19の高さの管理による短絡現象の防止手
段として保護膜16を厚く成膜する方法、あるいはソル
ダレジストを端子電極部15間に塗る方法等も考えられ
る。
このはんだ突起電極20を形成した基板11は、第1図
(el)に示すように、例えばプリント基板のよ5に基
板11に相対して接合する基板21に形成されている基
板電極部22上に位置合わせを行い、加熱によって突起
電極20を溶融して形成される接合はんだ26によって
両差板をボンディングする。
第3図(aL (b)及び(C)は本発明の別の実施例
による突起電極の形成をひとつの電子素子ベレットによ
って示した斜視図である。
ここで前述における実施例と同様な部分には、同様な符
号を付してその詳細な説明を省略する。
この実施例の特徴とするところは、前述例の第1図(a
)で示したはんだに濡れる下地層16の形成を、端子電
極部15を形成した後、ただちに突起電極形成予定領域
を開口した保護膜16を形成し、続いて第3図(a)に
示すよ5に、端子電極部15上の電極下地部17以外に
保護膜16上にも保護膜上の下地層61をパターンとし
て残留させたことである。
この後、はんだペーストを印刷法、転写法、あるいはデ
ィスペンス法等てより基板11全面に供給し全面はんだ
層62を形成して、加熱溶融によるはんだの丸め処理を
行なう。その際、保護膜16上にも形成される素子機能
部と電気的に接続が無いはんだバンプは、エキストラバ
ンプ66と呼ぶこと、にする。このエキストラバンプ6
6は、素子ペレット実装時の機械的な安定を促す役目を
持ったバンプとして用いることができる。更に、素子ペ
レットが半導体メモリーである場合に、誤動作の原因と
なるα線の遮蔽効果を持つバリアメタルとして用いる等
の有効な活用法がある。
エキストラバンプ66の形状は、保護膜16上に形成す
る保護膜上の下地層61のパターン形状によって任意な
形状に形成することが可能であり、これは端子電極部1
5のレイアウトや第1図(e)に示した素子ペレフトを
ボンディングする側の基板電極部22の形状、あるいは
ボンディング時の機械的安定性、更に接合する基板の膨
張係数差から発生する応力や、両差板間隙を埋める封止
材から発生する応力等を考慮して、その形状を設計する
ことがで詫る。
以上、本発明による実施例の構成について述べてきたが
、本発明は、これらの構成に限定されるものではなく、
例えば端子電極部15がはんだとの濡れ性を有す材料、
例えば銅やニッケル等の導電材料で構成される場合ては
必ずしも下地層16を形成する必要がなく、工程の簡略
化を図ることが可能である。
また第3図において保護膜16上の保護膜上の下地層6
1を形成させずに、エキストラバンプ66をまったく形
成しない構成にすることももちろん可能である。この場
合、第1図で示した一連の工程との違いは下地層16の
形成を保護膜16の形成前に行うか、保護膜16の形成
後に行うかである。このとき第1図(a)に示す様に、
フォトエツチング処理において同一のレジストで下地層
16と導電層12をパターニングすることが可能である
ので前者の方が後者よりも工程数が少な(、生産コスト
的には有利である。
更に下地層16あるいは保護膜上の下地層61の構成は
、はんだと濡れ性向上のほかに材料間の応力緩和、ある
いは材料間の反応防止などの目的からアルミニウム/ク
ロム/銅、チタン/銅/ニンケル、クロム/銅/ニッケ
ル、するいはクロム/銅/金といった複数の導電材料で
あってもよい。
また突起電極20の材料は、はんだペーストに限らず、
例えば蒸着法等による金属はんだでもよく、供給を行っ
た後フラツクスを基板全面にスピンコードにより塗布し
てから丸め処理を行な5ことも可能である。
また突起電極20は端子電極部15上ではなく、第1図
(e)において端子電極部15に相対して接合する基板
21側の基板電極22上に形成するか、あるいは接合す
る両方の基板の両端子電極部上に形成してもいっこうに
構わない。
〔発明の効果〕
以上詳述したように本発明におけるはんだ突起電極の形
成法では、はんだを高密度に存在する複数の端子電極部
を含む広域、あるいは基板全面に対して一括供給を行な
うようにすることで、突起電極を簡便な手法で能率的に
製造することができ、工程の低コスト化が可能であり、
しかも非常に高密度突起電極の形成が可能となるので多
端子、高密度端子電極部配置な素子の実装を提供するこ
とが可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)、(b)、(C)、(d)および(e)は
いずれも本発明における第1の実施例の工程を示す断面
図、第2図(a)、(b)および(C)はいずれも本発
明の第1の実施例を説明するための斜視図、第3図(a
)、(b)およれも従来例の工程を示す断面図である。 11・・・・・・基板、 2・・・・・・導電層、 6・・・・・・下地層、 4・・・・・・レジスト膜、 5・・・・・・端子電極部、 6・・・・・・保護膜、 7・・・・・・電極下地部、 8・・・・・・保護膜開口部、 9・・・・・・はんだ層、 0・・・・・・突起電極、 1・・・・・・相対して接合する基板、2・・・・・・
基板電極部、 6・・・・・・接合はんだ、 1・・・・・・保護膜上の下地層、 2・・・・・・全面はんだ層、 6・・・・・・エキストラパンツ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体集積回路の入出力端子である端子電極部上の全面
    に保護膜を形成しフォトエッチングにより前記保護膜に
    保護膜開口部を形成し前記端子電極部を露出する工程と
    、前記端子電極部を含む前記保護膜上に突起電極材料を
    形成する工程と、加熱処理を行なうことにより前記突起
    電極材料を溶融し前記端子電極部に突起電極を形成する
    工程とを有することを特徴とする突起電極形成方法。
JP1073313A 1989-03-24 1989-03-24 突起電極形成方法 Pending JPH02251145A (ja)

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