JPH03225923A - バンプの形成方法 - Google Patents
バンプの形成方法Info
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- JPH03225923A JPH03225923A JP1927890A JP1927890A JPH03225923A JP H03225923 A JPH03225923 A JP H03225923A JP 1927890 A JP1927890 A JP 1927890A JP 1927890 A JP1927890 A JP 1927890A JP H03225923 A JPH03225923 A JP H03225923A
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- JP
- Japan
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- semiconductor element
- bumps
- solder
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- cream solder
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-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
- H05K3/3465—Application of solder
- H05K3/3478—Application of solder preforms; Transferring prefabricated solder patterns
Landscapes
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的コ
（産業上の利用分野）
本発明は半導体素子の電極パッド上へのバンプの形成方
法に関する。
法に関する。
（従来の技術）
現在、電子機器の小型化に伴ない、ＩＣ。
ＬＳＩ等の半導体素子は高密度、高集積化が進められて
いる。また、半導体素子の実装の面からみても、電極ピ
ッチ間の縮小化、Ｉ１０数の増大といった傾向にある。
いる。また、半導体素子の実装の面からみても、電極ピ
ッチ間の縮小化、Ｉ１０数の増大といった傾向にある。
さらに、電卓やＩＣカードにみられるカード化に対応す
る薄型化が要求されている。
る薄型化が要求されている。
このような要求に対し、ＴＡＢ方式やフリップチップ方
式などのワイヤレスボンディング方式は、−括接合、位
置合わせ精度からくる信頼性、実装の薄型化、自動化等
の面において有利であり、今後の半導体素子の実装技術
の主流となることが予想される。ワイヤレスボンディン
グ方式では、一般に半導体素子の電極パッド上にバンプ
と呼ばれる金属突起物が形成される。かかるバンプの形
成方法としては、従来次のようなものが知られている。
式などのワイヤレスボンディング方式は、−括接合、位
置合わせ精度からくる信頼性、実装の薄型化、自動化等
の面において有利であり、今後の半導体素子の実装技術
の主流となることが予想される。ワイヤレスボンディン
グ方式では、一般に半導体素子の電極パッド上にバンプ
と呼ばれる金属突起物が形成される。かかるバンプの形
成方法としては、従来次のようなものが知られている。
まず、半導体素子とは別の基板上の所定位置に半田等の
バンプ材料を配列形成しておき、この基板と半導体素子
とを対向配置せしめる。この後基板上のバンプ材料を加
熱すると、バンプ材料が半導体素子の電極パッド上に転
写され、バンプが形成される。例えば特開昭６２−２５
４３５号には、基板上の所定位置にバンプ材料の金属ボ
ールを配置し該基板と半導体素子とを対向配置せしめた
後、金属ボールを加熱して半導体素子の電極パッド上に
転写し、バンプを形成する方法が開示されている。
バンプ材料を配列形成しておき、この基板と半導体素子
とを対向配置せしめる。この後基板上のバンプ材料を加
熱すると、バンプ材料が半導体素子の電極パッド上に転
写され、バンプが形成される。例えば特開昭６２−２５
４３５号には、基板上の所定位置にバンプ材料の金属ボ
ールを配置し該基板と半導体素子とを対向配置せしめた
後、金属ボールを加熱して半導体素子の電極パッド上に
転写し、バンプを形成する方法が開示されている。
このようなワイヤレスボンディング方式においては、半
導体素子の電極パッド上に形成されるバンプの高さが重
要な問題となる。すなわち、全ての電極パッド上に、均
一かつ充分な高さを有するバンプが形成されることが要
求される。而るに、前述したような金属ボールを転写し
てバンプを形成する方法では、高さの均一なバンプを形
成するためには均等な大きさの金属ボールを基板上に配
置せしめることが必要であり、このためには種々の治具
等を用いた繁雑な工程を経なければならなかった。また
、金属ボールは基板上において半導体素子の電極パッド
と対向する位置に正確に形成されなければならず、さら
に該基板と半導体素子（３） との位置合わせを精密に行なわなければ位置ずれが生じ
てしまうという問題があった。
導体素子の電極パッド上に形成されるバンプの高さが重
要な問題となる。すなわち、全ての電極パッド上に、均
一かつ充分な高さを有するバンプが形成されることが要
求される。而るに、前述したような金属ボールを転写し
てバンプを形成する方法では、高さの均一なバンプを形
成するためには均等な大きさの金属ボールを基板上に配
置せしめることが必要であり、このためには種々の治具
等を用いた繁雑な工程を経なければならなかった。また
、金属ボールは基板上において半導体素子の電極パッド
と対向する位置に正確に形成されなければならず、さら
に該基板と半導体素子（３） との位置合わせを精密に行なわなければ位置ずれが生じ
てしまうという問題があった。
またこのような方法以外にも、基板上の所定位置にバン
プ材料をメツキ、真空蒸着等によって形成した後、半導
体素子の電極パッド上に転写してバンプを形成する方法
も知られている。しかしながら係る方法では、半導体素
子の高集積化が進み電極パッドの面積が微細化したとき
には、充分な高さのバンプが形成できないという問題点
があった。
プ材料をメツキ、真空蒸着等によって形成した後、半導
体素子の電極パッド上に転写してバンプを形成する方法
も知られている。しかしながら係る方法では、半導体素
子の高集積化が進み電極パッドの面積が微細化したとき
には、充分な高さのバンプが形成できないという問題点
があった。
（発明が解決しようとする課題）
上述したように、ワイヤレスボンディング方式において
は、半導体素子の電極パッド」−に均一かつ充分な高さ
のバンプを形成することが不可欠である。しかしながら
従来のバンプの形成方法では、このようなバンプを形成
することは非常に困難であった。
は、半導体素子の電極パッド」−に均一かつ充分な高さ
のバンプを形成することが不可欠である。しかしながら
従来のバンプの形成方法では、このようなバンプを形成
することは非常に困難であった。
本発明ではこのような問題を解決して、半導体素子の電
極パッド上に均一かつ充分な高さのバンプを容易に形成
することのできるバンプの形成刃（４） 法を提供することを目的としている。
極パッド上に均一かつ充分な高さのバンプを容易に形成
することのできるバンプの形成刃（４） 法を提供することを目的としている。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段及び作用）本発明は、半導
体素子の電極パッドと対向する位置にバンプ材料が形成
された基板を前記半導体素子と重ね合わせた後、前記基
板上のバンプ材料を加熱溶融せしめることによって、前
記半導体素子の電極パッド上にバンプ材料を転写してバ
ンプを形成するバンプの形成方法において、前記バンプ
材料が半田であり、半田はクリーム半田を所望の基板に
スクリーン印刷することにより前記基板上に形成された
ことを特徴とするバンプの形成方法である。すなわち本
発明のバンプの形成方法は、所望の基板の所定位置にク
リーム半田をスクリーン印刷する工程（第一工程）、基
板上に形成されたクリーム半田と半導体素子の電極パッ
ドとが対向するように前記基板と半導体素子とを重ね合
わせる工程（第二工程）、前記基板上に形成された半田
を加熱溶融４して半導体素子の電極パッド上に転写する
工程（第三工程）とから構成される。
体素子の電極パッドと対向する位置にバンプ材料が形成
された基板を前記半導体素子と重ね合わせた後、前記基
板上のバンプ材料を加熱溶融せしめることによって、前
記半導体素子の電極パッド上にバンプ材料を転写してバ
ンプを形成するバンプの形成方法において、前記バンプ
材料が半田であり、半田はクリーム半田を所望の基板に
スクリーン印刷することにより前記基板上に形成された
ことを特徴とするバンプの形成方法である。すなわち本
発明のバンプの形成方法は、所望の基板の所定位置にク
リーム半田をスクリーン印刷する工程（第一工程）、基
板上に形成されたクリーム半田と半導体素子の電極パッ
ドとが対向するように前記基板と半導体素子とを重ね合
わせる工程（第二工程）、前記基板上に形成された半田
を加熱溶融４して半導体素子の電極パッド上に転写する
工程（第三工程）とから構成される。
本発明において、バンプ材料として用いられる半田の組
成は特に限定されず、５ｎ−Ｐｂ合金、Ｓｎ−Ｐｂ−Ａ
ｇ合金、５ｎ−Ｐｂ−Ｂｉ金合金が例示される。半田が
形成される基板としては、半田と化合物等を作らず、半
田濡れ性の悪い材料であればよく、ガラス、ステンレス
等を用いることができる。このような基板を用いれば、
第三工程において基板上の半田を加熱溶融したとき、半
田はより半田濡れ性の良い電極パッド上に容易に転写さ
れる。さらにガラス等の透明な基板は、第二工程での基
板と半導体素子との位置合わせが容易となるので特に好
ましい。また本発明では、クリーム半田を基板にスクリ
ーン印刷することにより半田が基板上に形成されるが、
クリーム半田とは半田とフラックスとのペースト状の混
合物のことであり、フラックスの含有量は５〜２０重量
％であることが好ましい。この理由は、フラックスが多
すぎると半導体素子の電極パッド上に転写される半田の
量が少なくなり、フラックスが少なすぎるとクリーム半
田を基板にスクリーン印刷することが困難となるからで
ある。
成は特に限定されず、５ｎ−Ｐｂ合金、Ｓｎ−Ｐｂ−Ａ
ｇ合金、５ｎ−Ｐｂ−Ｂｉ金合金が例示される。半田が
形成される基板としては、半田と化合物等を作らず、半
田濡れ性の悪い材料であればよく、ガラス、ステンレス
等を用いることができる。このような基板を用いれば、
第三工程において基板上の半田を加熱溶融したとき、半
田はより半田濡れ性の良い電極パッド上に容易に転写さ
れる。さらにガラス等の透明な基板は、第二工程での基
板と半導体素子との位置合わせが容易となるので特に好
ましい。また本発明では、クリーム半田を基板にスクリ
ーン印刷することにより半田が基板上に形成されるが、
クリーム半田とは半田とフラックスとのペースト状の混
合物のことであり、フラックスの含有量は５〜２０重量
％であることが好ましい。この理由は、フラックスが多
すぎると半導体素子の電極パッド上に転写される半田の
量が少なくなり、フラックスが少なすぎるとクリーム半
田を基板にスクリーン印刷することが困難となるからで
ある。
本発明では前述したような基板上において、基板と目的
とする半導体素子とを対向配置せしめたとき、半導体素
子の電極パッドと基板上に形成されたクリーム半田とが
対向するようなパターンにクリーム半田のスクリーン印
刷が行なわれる。このとき半導体素子における電極パッ
ドのパターンとスクリーン印刷されたクリーム半田のパ
ターンとは、必ずしも正確に一致する必要はない。すな
わち基板と半導体素子とを重ね合わせたとき、半導体素
子の電極パッドと基板上に形成されたクリム半田とが少
なくとも一部で接触するようなパターンにスクリーン印
刷を行なえばよい。何となれば、このように半導体素子
の電極パッドとクリム半田とが少なくとも一部で接触し
ていれば、第三工程において半田加熱溶融を行なったと
きに半田はすべて半導体素子の電極パッド上に転写され
るからである。
とする半導体素子とを対向配置せしめたとき、半導体素
子の電極パッドと基板上に形成されたクリーム半田とが
対向するようなパターンにクリーム半田のスクリーン印
刷が行なわれる。このとき半導体素子における電極パッ
ドのパターンとスクリーン印刷されたクリーム半田のパ
ターンとは、必ずしも正確に一致する必要はない。すな
わち基板と半導体素子とを重ね合わせたとき、半導体素
子の電極パッドと基板上に形成されたクリム半田とが少
なくとも一部で接触するようなパターンにスクリーン印
刷を行なえばよい。何となれば、このように半導体素子
の電極パッドとクリム半田とが少なくとも一部で接触し
ていれば、第三工程において半田加熱溶融を行なったと
きに半田はすべて半導体素子の電極パッド上に転写され
るからである。
本発明のバンプの形成方法においては、半導体素子の電
極パッド上に形成されるバンプの高さは、（７） 基板にスクリーン印刷されたクリーム半田の量によって
制御することができる。従って、半導体素子の各電極パ
ッドと対向する位置に、等量のクリーム半田をスクリー
ン印刷により形成しておけば、電極パッド上に均一な高
さの半田バンプが形成される。また、クリーム半田の量
を変えることによりバンプの高さを調節することができ
るので、クリーム半田の量を適増量することにより充分
な高さのバンプを形成することができる。
極パッド上に形成されるバンプの高さは、（７） 基板にスクリーン印刷されたクリーム半田の量によって
制御することができる。従って、半導体素子の各電極パ
ッドと対向する位置に、等量のクリーム半田をスクリー
ン印刷により形成しておけば、電極パッド上に均一な高
さの半田バンプが形成される。また、クリーム半田の量
を変えることによりバンプの高さを調節することができ
るので、クリーム半田の量を適増量することにより充分
な高さのバンプを形成することができる。
本発明では、バンプが形成される電極パッドの形状、材
料については特に限定されないが、例えば半導体素子の
Ａｆｉ電極パッドに対して本発明のバンプの形成方法を
適用する場合には、あらかじめＡ、Ｑ電極パッド上に、
Ａｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｓｎ。
料については特に限定されないが、例えば半導体素子の
Ａｆｉ電極パッドに対して本発明のバンプの形成方法を
適用する場合には、あらかじめＡ、Ｑ電極パッド上に、
Ａｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｓｎ。
Ｐｂ、Ｃｕあるいはこれらの合金等の耐食性の大きい金
属を析出せしめることが望ましい。なかでもＡｕは耐食
性が特に大きいので好ましく、ＩＱ電極パッド上に他の
金属を析出せしめた後、さらにＡｕを析出せしめてもよ
い。係る金属を析出する方法としては、無電解メツキ法
等を用いること（８） ができる。このようにＡ［電極パッド上にバンプを形成
する場合には、あらかじめＡｐ電極パッド上に他の金属
を析出させれば、バンプ材料を転写するときに電極パッ
ドが損傷されるおそれがなく、本発明により好適にバン
プを形成することが可能となる。
属を析出せしめることが望ましい。なかでもＡｕは耐食
性が特に大きいので好ましく、ＩＱ電極パッド上に他の
金属を析出せしめた後、さらにＡｕを析出せしめてもよ
い。係る金属を析出する方法としては、無電解メツキ法
等を用いること（８） ができる。このようにＡ［電極パッド上にバンプを形成
する場合には、あらかじめＡｐ電極パッド上に他の金属
を析出させれば、バンプ材料を転写するときに電極パッ
ドが損傷されるおそれがなく、本発明により好適にバン
プを形成することが可能となる。
（実施例）
以下に本発明の実施例を示す。
まず全面にパッシベーション膜が形成され、部にＡｊ）
電極パッドが露出した半導体素子を用意し、この半導体
素子のＡ、Ｑ電極パッド上に無電解メツキ法によりＮｉ
を析出せしめた。得られた半導体素子の縦断面図を第１
図に示す。無電解メツキは、まず半導体素子（１）をＰ
ｄ活性化液に３０〜６０秒程度浸漬してＡｇ電極パッド
（２）上に選択的にＰｄの析出物を付着せしめた後、半
導体素子（１）を液温９０°Ｃの無電解Ｎｉメツキ液に
２０分間浸漬して行った。図中（３）はパッシベーショ
ン膜である。無電解Ｎｉメツキ液としては下記の組成の
ものを用い、Ａｇ電極パッド（２）上に厚さ約５μｍの
Ｎｉ電極パッド（４）が形成された。
電極パッドが露出した半導体素子を用意し、この半導体
素子のＡ、Ｑ電極パッド上に無電解メツキ法によりＮｉ
を析出せしめた。得られた半導体素子の縦断面図を第１
図に示す。無電解メツキは、まず半導体素子（１）をＰ
ｄ活性化液に３０〜６０秒程度浸漬してＡｇ電極パッド
（２）上に選択的にＰｄの析出物を付着せしめた後、半
導体素子（１）を液温９０°Ｃの無電解Ｎｉメツキ液に
２０分間浸漬して行った。図中（３）はパッシベーショ
ン膜である。無電解Ｎｉメツキ液としては下記の組成の
ものを用い、Ａｇ電極パッド（２）上に厚さ約５μｍの
Ｎｉ電極パッド（４）が形成された。
［無電解Ｎｉメツキ液組成］
塩化ニッケル ３０ｇ／ｊ）ヒドロキシ酢酸
ソーダ ５０ｇ／ρ 次亜リン酸ソーダ １０ｇ／ρ この後、２００〜３００℃の温度で３０〜６０分程度真
空中で熱処理を行ない、ＡｆｉとＮｉとの密着性を増大
せしめた。
ソーダ ５０ｇ／ρ 次亜リン酸ソーダ １０ｇ／ρ この後、２００〜３００℃の温度で３０〜６０分程度真
空中で熱処理を行ない、ＡｆｉとＮｉとの密着性を増大
せしめた。
一方、バンプ材料として６３Ｓｎ−３７Ｐｂなる組成の
半田を含むクリーム半田（千住金属工業製、０Ｚ６３−
２０Ｆ−７５−１３）を用意し、係るクリーム半田をガ
ラス基板にスクリーン印刷して、半導体素子の電極パッ
ドと対向する位置にクリーム半田をそれぞれ均等量形成
した。この結果、ガラス基板上に１２０μｍ口のパター
ンで厚さ１００μｍのクリーム半田が形成された。
半田を含むクリーム半田（千住金属工業製、０Ｚ６３−
２０Ｆ−７５−１３）を用意し、係るクリーム半田をガ
ラス基板にスクリーン印刷して、半導体素子の電極パッ
ドと対向する位置にクリーム半田をそれぞれ均等量形成
した。この結果、ガラス基板上に１２０μｍ口のパター
ンで厚さ１００μｍのクリーム半田が形成された。
次いで、ガラス基板上に形成された半田を半導体素子の
電極パッド上へ転写したが、このときの工程における縦
断面図を第２図に示す。まず、半導体素子（１）のＮｉ
電極パッド（４）とガラス基板（５）上に形成されたク
リーム半田（６）のパターンとが接触するように半導体
素子（１）とガラス基板（５）とを重ね合わせた後、ク
リーム半田（６）を２４０°Ｃに加熱し溶融せしめた。
電極パッド上へ転写したが、このときの工程における縦
断面図を第２図に示す。まず、半導体素子（１）のＮｉ
電極パッド（４）とガラス基板（５）上に形成されたク
リーム半田（６）のパターンとが接触するように半導体
素子（１）とガラス基板（５）とを重ね合わせた後、ク
リーム半田（６）を２４０°Ｃに加熱し溶融せしめた。
この後、半導体素子とガラス基板とを引き離したところ
、半導体素子のＮｉ電極パッド上に球状の半田バンプが
形成された。第３図にバンプが形成された半導体素子の
縦断面図を示す。形成されたバンプ（７）は、全てのＮ
ｉ電極パッド（４）上において高さ約３０μｍ、径約８
０μｍであり、均一かつ充分な高さを何していた。
、半導体素子のＮｉ電極パッド上に球状の半田バンプが
形成された。第３図にバンプが形成された半導体素子の
縦断面図を示す。形成されたバンプ（７）は、全てのＮ
ｉ電極パッド（４）上において高さ約３０μｍ、径約８
０μｍであり、均一かつ充分な高さを何していた。
さらに、ガラス基板上に形成するクリーム半田の量を適
宜変えて同様にバンプを形成したところ、高さ１０〜４
０．ｃｚｍ、径４０〜１５０μｍの範囲内で、所望の大
きさを有するバンプを形成することが可能であった。
宜変えて同様にバンプを形成したところ、高さ１０〜４
０．ｃｚｍ、径４０〜１５０μｍの範囲内で、所望の大
きさを有するバンプを形成することが可能であった。
［発明の効果］
以上詳述したように、本発明のバンプの形成方法によれ
ば、半導体素子の電極パッド上に均一かつ充分な高さの
バンプを容易に形成することができ、さらにはバンプの
高さを適宜制御することも可能であり、その工業的価値
は大なるものがある。
ば、半導体素子の電極パッド上に均一かつ充分な高さの
バンプを容易に形成することができ、さらにはバンプの
高さを適宜制御することも可能であり、その工業的価値
は大なるものがある。
第１図はバンプを形成する前の半導体素子の縦断面図、
第２図は半田の転写を行なう工程を示す縦断面図、第３
図はバンプを形成した後の半導体素子の縦断面図である
。 １・・・半導体素子、２・・・ＡＩ！電極パッド、３・
・・パッシベーション膜、４・・・Ｎｉ電極パッド、５
・・・ガラス基板、６・・・クリーム半田、７・・・バ
ンプ。
第２図は半田の転写を行なう工程を示す縦断面図、第３
図はバンプを形成した後の半導体素子の縦断面図である
。 １・・・半導体素子、２・・・ＡＩ！電極パッド、３・
・・パッシベーション膜、４・・・Ｎｉ電極パッド、５
・・・ガラス基板、６・・・クリーム半田、７・・・バ
ンプ。
Claims (1)
- 半導体素子の電極パッドと対向する位置にバンプ材料が
形成された基板を前記半導体素子と重ね合わせた後、前
記基板上のバンプ材料を加熱溶融せしめることによって
、前記半導体素子の電極パッド上にバンプ材料を転写し
てバンプを形成するバンプの形成方法において、前記バ
ンプ材料が半田であり、半田はクリーム半田を所望の基
板にスクリーン印刷することにより前記基板上に形成さ
れたことを特徴とするバンプの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019278A JP2931011B2 (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | バンプの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019278A JP2931011B2 (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | バンプの形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03225923A true JPH03225923A (ja) | 1991-10-04 |
| JP2931011B2 JP2931011B2 (ja) | 1999-08-09 |
Family
ID=11994979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019278A Expired - Lifetime JP2931011B2 (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | バンプの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2931011B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05136151A (ja) * | 1991-11-15 | 1993-06-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の電極形成方法と実装体 |
| JPH06140409A (ja) * | 1992-10-29 | 1994-05-20 | Rohm Co Ltd | 半導体装置の製法 |
| US5762259A (en) * | 1995-07-13 | 1998-06-09 | Motorola Inc. | Method for forming bumps on a substrate |
-
1990
- 1990-01-31 JP JP2019278A patent/JP2931011B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05136151A (ja) * | 1991-11-15 | 1993-06-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の電極形成方法と実装体 |
| JPH06140409A (ja) * | 1992-10-29 | 1994-05-20 | Rohm Co Ltd | 半導体装置の製法 |
| US5762259A (en) * | 1995-07-13 | 1998-06-09 | Motorola Inc. | Method for forming bumps on a substrate |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2931011B2 (ja) | 1999-08-09 |
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