JPH03268385A - はんだバンプとその製造方法 - Google Patents

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】 〔概　要〕 高密度表面実装を行う電子回路用基板の部品実装用はん
だバンプ及びその製造方法に関し、バっド又は主導体の
銅がはんだと合金化し機械的強度が低下してバンプの剥
離、主導体の断線等が生ずるのを防止することを目的と
し、はんだ付着部の外周部分に、はんだがＣｕの主導体
と接触することを防止するため、はんだ付着部に比しは
んだ濡れ性の悪い金属をはんだ付着部の周囲に設けるよ
うに構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は高密度表面実装を行う電子回路用基板の部品実
装用はんだバンプ及びその製造方法に関する。

［従来の技術］ 最近の電子計算機の電子回路はＩＣ，ＬＳＩ等の半導体
部品の高集積化に伴い、回路基板への部品実装密度も高
密度化が進んでいる。このため回路基板への部品実装に
ははんだバンプを用いた表面実装が用いられるようにな
って来ている。第７図はこの表面実装の１例を示す図で
ある。これは、セラミック回路基板１の導体に設けられ
たバっドにはんだバンプ２が形成され、他方、ＩＣチッ
プ３はセラミックキャリア４に搭載され、その電極が内
部導体５にワイヤ６で接続されている。さらにセラミッ
クキャリア４の下面には内部導体５に接続した多数のリ
ードピン７が植設されており、該リードビン７がはんだ
バンプ２により回路基板１にはんだ付けされている。

はんだバンプは第８図（ａ）又は（ｂ）に示すように、
セラミック回路基板１の上に、Ｃｕを主導体８とし、そ
の上下にＣｒからなる密着層９，１０を有する配線パタ
ーン１１とポリイミド等からなる樹脂絶縁層１２が設け
られており、（ａ）図の場合は樹脂絶縁層１２に窓あけ
したところにＣｒ層１３、Ｃｕ層１４、Ｎｉ層１５、Ａ
ｕ層１６からなるパッドを形成し、そのＡｕ層１６の上
にはんだ１７を搭載している。（ｂ）図の場合はａ図に
おける密着層１０とその上のＣｒ層１３及びＣｕ層１４
を欠いている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来のはんだバンプにおいて、はんだがＳｎ／Ｐｂ
共晶はんだの如く銅への侵食の小さなはんだの場合は異
状はないが、Ｉｎ／Ｓｎはんだのような銅を著しく侵食
するはんだに対しては、第９図（ａ）に示すようにはん
だ１７がバッドの側面からＣｕ層１４（第８図すの場合
は主導体８）中に侵入し、合金層１９を形成する。この
合金層１９は機械的強度及び密着性に劣るため、バンプ
の剥離や、主導体の断線等を起こし、信頼性を著しく低
下させるという問題がある。

またバッド中のＮｉ層１５はスパッタで形成されたとき
の残留応力が大きいため、第９図（ｂ）に示すように、
そのエツジ部から樹脂絶縁層１２にクラック２０を発生
させるという問題もある。

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、バッド又は主導体
の銅がはんだと合金化し機械的強度が低下してバンプの
剥離、主導体の断線等が生ずるのを防止可能としたはん
だバンプを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明のはんだバンプでは
、はんだ付着部の外周部分に、はんだ１７がＣｕの主導
体８と接触するのを防止するため、はんだ付着部に比し
はんだ濡れ性の悪い金属をはんだ付着部の周囲に設けた
ことを特徴とする。

また、基板１上に樹脂絶縁層１２と導体８を用いた多層
配線が（まれでいる上に、密着層２１、Ｎｉ層２２、密
着層２３の各層が順次設けられ、その最上層の密着層２
３に穴が設けられて該穴にＮｉ層２４及びＡｕ又はＰｔ
層２５が設けられ、該Ａｕ又はＰｔ層２５の上にはんだ
１７が搭載されていることを特徴とする。

また、基板１上に密着層９、主導体８、密着層１０及び
樹脂絶縁］１ｉ１２を順次形成する工程と、上記樹脂絶
縁層１２のバンプ形成領域にエツチングにより密着層１
０が露出するように窓あけする工程と、上記露出した密
着層１０上に密着層２１、Ｎｉ層２２及び密着層２３を
順次形成する工程と、上記最上層の密着層２３のバンプ
形成領域をエツチングして除去する工程と、上記密着層
２３を除去した部分のＮｉ層２２上にＮｉ層２４及びＡ
ｕ又はｐｔ層２５を形成する工程と、上記密着層２３が
リング状に残るように該密着層２３及びその下のＮｉ層
２２及び密着層２１をエツチング除去する工程と、上記
Ａｕ又はＰｔ層２５上にはんだ１７を搭載する工程、と
より成ることを特徴とする。

また、基板１上に樹脂絶縁層重２と、上下に密着層９．
１０を有する主導体８により多層配線がくまれている多
層配線基板において、上記上層の密着層１０に穴が設け
られ、且つ該大の周囲の密着層１０上にリング状のＣｕ
層２７が設けられ、さらに該Ｃｕ層２７を含んで主導体
８上にＮｉ層２８とＡｕ層２９が設けられ、さらに該Ａ
ｕ層２９上にはんだ１７が搭載されていることを特徴と
する。

また、基板１上に密着層９、主導体８、密着層１０及び
Ｃｕ層２７を順次形成する工程と、上記Ｃｕ層２７と密
着層１０のバンプ形成領域をエツチングにより除去する
工程と、上記Ｃｕ層２７を除去した部分よりやや太き（
Ｎｉ層２８とＡｕ層２９とを形成する工程と、上記Ａｕ
層２９をマスクにしてＣｕ層２７をエツチング除去して
該Ｃｕ層２７をＮｉ層２８の下にリング状に残す工程と
、上記リング状のＣｕ層２７の周囲に樹脂絶縁層１２を
形成する工程と、前記Ａｕ層２９上にはんだ１７を搭載
する工程とより成ることを特徴とする。

また、Ｃｕよりなる主導体８の上のバンプ形成領域に、
はんだ濡れ性の悪い金属が設けられ、その上にはんだ濡
れ性の良い金属が前記はんだ濡れ性の悪い金属の外周を
リング状に残して設けられ、該はんだ濡れ性の良い金属
の上にはんだ１７が搭載されていることを特徴とする。

また、基板１上に密着層９、主導体８、密着層１０及び
Ｃｕ層２７とを形成する工程と、上記Ｃｕ層２７をホト
リソ法によりエツチングして該Ｃｕ層２７をリング状に
残す工程と、上記リング状のＣｕ層２７の下の密着層１
０を前記Ｃｕ層２７の内周よりやや小さい範囲でエツチ
ング除去する工程と、上記密着層１０の除去により露出
した主導体８上と、前記リング状のＣｕ層２７上にＮｉ
層２８及びＡｕ層２９を形成する工程と、上記Ａｕ層２
９上にはんだ１７を搭載する工程とより成ることを特徴
とする。

〔作　用〕

はんだ付着部の外周部分をはんだ濡れ性の悪い金属で囲
んだことにより、バンプ用はんだがはんだ付着部から流
れ出すことがなく、従って主導体の銅と接触することが
なく、合金化もしない。従ってバンプの剥離、主導体の
断線等は防止される。

〔実施例〕

第１図は本発明の第１の実施例を示す図である。

本実施例は同図に示すように、セラミック基板１の上に
Ｃｕを主導体としてその上下にＣｒからなる密着層９及
びｌＯが配置された導体パターン１１が設けられ、その
上にバンプ形成領域が窓あけされた樹脂絶縁層１２が設
けられており、該窓部に露出した導体パターン１１の上
にＣｒ層２１、Ｎｉ層２２、が設けられ、さらに該Ｎｉ
層２２の上にリング状のＣｒＮ２３及びその内側に形成
されたＮｉ層２４及びＡｕ（又はＰｔ）層２５が設けら
れ、該Ａｕ層２５の上にはんだ１７が搭載されている。

このように構成された本実施例は、リング状に形成され
たＣｒ層２３のＣｒ金属がはんだに対して濡れ性の悪い
金属であるため、はんだ１７のバリアとなり、はんだ１
７の流れ出しを防止することができる。またＮｉ層２２
と２４はＣｒ層２３によって段差を生じているので、そ
のエツジ部の応力は分散され、第９図（ハ）に示したよ
うな欠陥を生ずることは防止される。

第２図は本発明の第１の実施例の製造方法を説明するた
めの図であり、（ａ）〜（ｅ）はその工程を示す。

本実施例は、先ず第２図（ａ）に示すように、セラミッ
ク基板１の上に密着層９、主導体８、密着層１０よりな
る導体パターン１１及びポリイミド樹脂絶縁Ｊｉｉ１２
を形成した後、該樹脂絶縁層１２のバンプ形成領域にエ
ツチングにより導体パターン１２が露出するように窓あ
けし、その露出した導体パターン１２に接してＣｒ層２
１（厚さ約１０００人）を形成し、その上にＮｉ層２２
（厚さ約１μｍ）と、Ｃｒ層２３（厚さ約１０００人）
を形成する。以上のＣｒ層２１．２３及びＮｉ層２２は
スパッタ又は蒸着により形成する。次に第２図ら）に示
すように最上層のＣｒ層２３をレジスト２６でマスクし
た後エツチングしてバンプ形成領域のＣｒを除去する。

次に第２図（Ｃ）に示すようにＣｒ層２３を除去した部
分にＮｉ層２４及びＡ　ｕ　（又はＰｔ）ｌｉ２５をめ
っきにより形成した後レジスト２６を除去する。次に第
２図（ｄ）に示すようにＡｕ層２５とＣｒ層２３の上に
該Ｃｒ層２３がリング状に残るようにレジスト２６でマ
スクし、Ｃｒ層２３、Ｎｉ層２２及びＣｒ層２１をエツ
チングし不要部分を除去する。最後に第２図（ｅ）に示
すようにＡｕ層２５上のレジスト２６′を除去し、そこ
にはんだ１７を搭載するのである。

なお第１図及び第２図（ｅ）においてはＡｕ層２５が図
示されているが、実際はばんだ１７を搭載したときに、
該はんだに溶は込んで見えなくなる。

（以下の各実施例においても同様である。）第３図は本
発明の第２の実施例を示す図である。

同図において、１はセラミック基板であり、その上にＣ
ｕを主導体８としその上下にＣｒからなる密着層９及び
１０が配置された導体パターン１１が形成されている。

そして該導体パターン１１の上層の密着層１０のバンプ
形成部分は除去され、その周囲の密着層１０上にはリン
グ状のＣｕ層２７が設けられ、該Ｃｕ層２７と導体パタ
ーンの露出している主導体８の上にＮｉ層２８とＡｕ層
２９が設けられ、そのＡｕ層２９の上にはんだ１７が搭
載され、さらにＣｕ層２７の周囲に樹脂絶縁層１２が形
成されている。

本実施例の製造方法は、先ず第４図（ａ）に示すように
基板１上に密着層９（厚さ５００人）、主導体８（厚さ
５μｍ）、密着層１０（厚さ１５００人）、Ｃｕ層２７
（厚さ５０００人）をスパッタにて形成し、その上にフ
ォトレジスト３０を塗布し、フォトリソ法とエツチング
によりバンプ形成領域のＣｕ層２７と密着層１０を除去
する。次に第４図（ｂ）に示すようにＣｕ層２７と密着
層１０を除去したパターンより５〜１０μｍ大きいレジ
スト３１を設け、Ｎｉ層２８とＡｕ層２９をめっきにて
形成する。

次に第４図（Ｃ）に示すようにＡｕ層２９をマスクにし
てＣｕ層２７をエツチング除去してＮｉ層２８の下にの
みリング状に残す。次いでこのリング状のＣｕ層２７の
周囲に樹脂絶縁層１２を形成し、さらにＡｕ層２９の上
にはんだ１７を搭載して完成する。

このように構成された本実施例において、Ｃｕ層２７は
Ｎｉ層２８をめっきするときに、密着層１０であるＣｒ
には直接にはめっきできないための中間層として設けた
ものであり、たとえはんだと合金化してもそのはんだは
Ｎｔ層２８と密着層１０との境界で阻止することができ
る。従って主導体８がはんだに侵されることはない。

第５図は本発明の第３の実施例を示す図である。

同図において第３図と同一部分は同一符号を付して示し
た。

本実施例は第３図の第２の実施例とほぼ同様の構成であ
り、異なるところは、リング状のＣｕ層２７を密着層１
０上に大きく形成し、Ｎｉ層２８との間に空間３２を設
けたことである。なおこの空間の密着層１０にはＮｉ層
２８をめっきにより形成するとき極り薄＜めっきされる
。

このように構成された本実施例は、前実施例よりはんだ
１７から主導体８までの距離が大となり、前実施例より
さらにはんだの拡散の危険性が少なくなり、信軌性は向
上する。

第６図は本発明の第３の実施例の製造方法を説明するた
めの図であり、（ａ）〜（ｄ）はその工程を示す。

本実施例は先ず第６図（ａ）に示すように、基板１上に
密着層９と主導体８と、密着層１０と、Ｃｕ層２７とを
スパッタリングにより順次形成し、次いでフォトリソ法
を用いてＣｕ層２７をリング状に残るようにエツチング
する。次に第６図Φ）に示すようにリング状に形成され
たＣｕ層２７の内周及び外周にレジスト２６を形成した
のち第６図（Ｃ）に示すように密着層１０を溶かす液体
に浸漬して密着層１０を除去し、その密着層１０が除去
された部分及びリング状のＣｕ層２７の上にＮｉ層２８
及びＡｕ層２９を順次めっき形成する。次いで第６図（
ｄ）に示すようにＡｕ層２９の上にはんだ１７を搭載す
るのである。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明によれば、はんだ付着部の外
周にはんだ濡れ性の悪い金属を設けたことにより、はん
だが主導体に接触することを防止でき、バンプの剥離や
、主導体の断線を防止して信転性の向上に寄与すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す図、第２図は本発
明の第１の実施例の製造方法を説明するための図、 第３図は本発明の第２の実施例を示す図、第４図は本発
明の第２の実施例の製造方法を説明するための図、 第５図は本発明の第３の実施例を示す図、第６図は本発
明の第３の実施例の製造方法を説明するための図、 第７図は従来のはんだバンプを用いた表面実装の一例を
示す図、 第８図は従来のはんだバンプを示す図、第９図は発明が
解決しようとする課題を説明するための図である。 図において、 １はセラミック基板、 ８は主導体、 ９、ｌＯは密着層、 １１は導体パターン、 １２は樹脂絶縁層、 １７ははんだ、 ２１　、２３はＣｒ層、 ２２．２４．２８はＮｉ層、 ２５．２９はＡｕ層、 ２７はＣｕ層、 ２６．３０．３１はレジスト を示す。 本発明の第２の実施例を示す図 本発明の第１の実施例を示す図 １・・・基板 ８・・・主導体 １７・・・はんだ ２７・・・Ｃｕ層 ２８・・・回層 ２９・・・Ａｕ層 ２５・・・Ａｕ層 （ｄ） （ｂ） （ｅ） 本発明の第１の実施例の製造方居を説明するための図（
ｂ） ＼ （Ｃ） 本発明の第２の実施例の製造方法を説明するだめの２第
４図 （ｂ） （ｄ） 本発明の第３の実施例の製造方法を 説明するための図 第６図 本発明の第３の実施例を示す図 第５図 １・・・基板 ８・・・主導体 ９．１０・・・密着層 １１・・・配線パターン １２・・樹脂絶縁層 １７・・・はんだ ２７・・・Ｃｕ層 ２８・・Ｎ１層 ２９・・・Ａｕ層 ３２・・・空間 従来のはんだバンプを用しまた表面実装の一例を示す図
第７図 （０） １７ 従来のはんだバンプを示す図 第 コ （０） 発明が解決しようとする課題を説明するだめの９第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、はんだ付着部の外周部分にはんだ（１７）がＣｕの
   主導体（８）と接触することを防止するため、はんだ付
   着部に比しはんだ濡れ性の悪い金属をはんだ付着部の周
   囲に設けたことを特徴とするはんだバンプ。 ２、基板（１）上に樹脂絶縁層（１２）と導体（８）を
   用いた多層配線がくまれている上に、密着層（２１）、
   Ｎｉ層（２２）、密着層（２３）の各層が順次設けられ
   、その最上層の密着層（２３）に穴が設けられて該穴に
   Ｎｉ層（２４）及びＡｕ又はＰｔ層（２５）が設けられ
   、該Ａｕ又はＰｔ層（２５）の上にはんだ（１７）が搭
   載されて成ることを特徴とするはんだバンプ。 ３、基板（１）上に密着層（９）、主導体（８）、密着
   層（１０）及び樹脂絶縁層（１２）を順次形成する工程
   と、上記樹脂絶縁層（１２）のバンプ形成領域にエッチ
   ングにより密着層（１０）が露出するように窓あけする
   工程と、 上記露出した密着層（１０）上に密着層（２１）、Ｎｉ
   層（２２）及び密着層（２３）を順次形成する工程と、
   上記最上層の密着層（２３）のバンプ形成領域をエッチ
   ングして除去する工程と、 上記密着層（２３）を除去した部分のＮｉ層（２２）上
   にＮｉ層（２４）及びＡｕ又はＰｔ層（２５）を形成す
   る工程と、 上記密着層（２３）がリング状に残るように該密着層（
   ２３）及びその下のＮｉ層（２２）及び密着層（２１）
   をエッチング除去する工程と、 上記Ａｕ又はＰｔ層（２５）上にはんだ（１７）を搭載
   する工程、 とより成ることを特徴とするはんだバンプの製造方法。 ４、基板（１）上に樹脂絶縁層（１２）と、上下に密着
   層（９、１０）を有する主導体（８）により多層配線が
   くまれている多層配線基板において、 上記上層の密着層（１０）に穴が設けられ、且つ該穴の
   周囲の密着層（１０）上にリング状のＣｕ層（２７）が
   設けられ、さらに該Ｃｕ層（２７）を含んで主導体（８
   ）上にＮｉ層（２８）とＡｕ層（２９）が設けられ、さ
   らに該Ａｕ層（２９）上にはんだ（１７）が搭載されて
   成ることを特徴とするはんだバンプ。 ５、基板（１）上に密着層（９）、主導体（８）、密着
   層（１０）及びＣｕ層（２７）を順次形成する工程と、
   上記Ｃｕ層（２７）と密着層（１０）のバンプ形成領域
   をエッチングにより除去する工程と、 上記Ｃｕ層（２７）を除去した部分よりやや大きくＮｉ
   層（２８）とＡｕ層（２９）とを形成する工程と、上記
   Ａｕ層（２９）をマスクにしてＣｕ層（２７）をエッチ
   ング除去して該Ｃｕ層（２７）をＮｉ層（２８）の下に
   リング状に残す工程と、 上記リング状のＣｕ層（２７）の周囲に樹脂絶縁層（１
   ２）を形成する工程と、 前記Ａｕ層（２９）上にはんだ（１７）を搭載する工程
   、とより成ることを特徴とするはんだバンプの製造方法
   。 ６、Ｃｕよりなる主導体（８）の上のバンプ形成領域に
   、はんだ濡れ性の悪い金属が設けられ、その上にはんだ
   濡れ性の良い金属が前記はんだ濡れ性の悪い金属の外周
   をリング状に残して設けられ、該はんだ濡れ性の良い金
   属の上にはんだ（１７）が設けられて成ることを特徴と
   するはんだバンプ。 ７、基板（１）上に密着層（９）、主導体（８）、密着
   層（１０）及びＣｕ層（２７）とを形成する工程と、上
   記Ｃｕ層（２７）をホトリソ法によりエッチングして該
   Ｃｕ層（２７）をリング状に残す工程と、上記リング状
   のＣｕ層（２７）の下の密着層（１０）を、前記Ｃｕ層
   （２７）の内周よりやや小さい範囲でエッチング除去す
   る工程と、 上記密着層（１０）の除去により露出した主導体（８）
   上と、前記リング状のＣｕ層（２７）上にＮｉ層（２８
   ）及びＡｕ層（２９）を形成する工程と、 上記Ａｕ層（２９）上にはんだ（１７）を搭載する工程
   、とより成ることを特徴とするはんだバンプの製造方法
   。