[发明专利]焊料隆起的形成方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及诸如在半导体基板或插入式(インタ一ポ一ザ)基板上形成半球状的焊料隆起来制造FC(flip chip)或BGA(ball grid array)时所使用的焊料隆起的形成方法及装置。

背景技术

近年来，随着电子设备的小型化及薄型化，电子元件的高密度封装技术迅猛发展。作为实现该高密度封装技术的半导体装置，具有半球状的焊料隆起的FC和BGA被使用。

作为在垫式(日文：パツド)电极上形成焊料隆起的方法，一般有如下方法：使垫式电极与熔融焊料接触的方法(熔融焊料法)、将糊状钎焊料丝网印刷在垫式电极上后进行回流焊的方法(丝网印刷法screen printing)、将焊料球载置在垫式电极上后进行回流焊的方法(焊料球法)、在垫式电极上实施电镀焊料的方法(电镀法)等。除此之外也已知有如专利文献1所述的焊料隆起的形成方法。

图10是表示专利文献1所述的焊料形成方法的概略剖视图。下面根据该附图进行说明。

在该形成方法中，首先，将表面具有铜电极81的晶片(ウエハ)82浸入加热超过焊料熔点的惰性溶剂80中，并使该表面朝下。接着，在惰性溶剂80中，通过将熔融焊料83所组成的焊料粒子84向上喷射，使焊料粒子84与晶片82接触而在铜电极81上形成未图示的焊料隆起。进一步进行详细说明。

加热容器85内的熔融焊料83和惰性溶剂80被温度控制为稍高于焊料熔点的温度比如200℃。加热容器85内的熔融焊料83被从焊料导入管86吸入焊料微粒化装置87内。又，焊料微粒化装置87从惰性溶剂导入管88吸入与熔融焊料83同温度的惰性溶剂80，将这两种液体混合搅拌而使熔融焊料83破碎而进行粒子化。然后，含有焊料粒子84的惰性溶剂80从混合液导出管89被输送到喷出装置90，从喷嘴91向上方喷射。

由于惰性溶剂80中的焊料粒子84成为被惰性溶剂80覆盖的状态，不会与大气接触。因此焊料粒子84的表面保持金属表面，处于活性状态。惰性溶剂80中的焊料粒子84一旦与浸入惰性溶剂80中的晶片82的铜电极81接触，就与铜电极81形成焊料合金层而附着在铜电极81表面上，由此铜电极81表面覆盖有未图示的已熔融的焊料皮膜。接着，焊料粒子84易于吸附到焊料皮膜上，因此该部分的焊料粒子84不断附着到焊料皮膜上。

另一方面，未附着在铜电极81上的焊料粒子84由于比重差缓缓下降，堆积在加热容器85的底部。这样，通过使铜电极81朝下地将晶片82浸入在焊料粒子84向上方喷出的惰性溶剂80中，可选择性地只在铜电极81表面上形成未图示的焊料隆起。

专利文献1：日本特公平7-114205号公报(图1等)

发明的公开

发明想要解决的问题

不过，熔融焊料法虽具有适于垫式电极的细节距化这样的特点，但存在焊料隆起的焊料量少且差异很大这样的缺点。丝网印刷法虽具有统一且容易形成焊料隆起这样的特点，但因使用细节距的掩模(マスク)时易于发生堵塞网眼和焊料量不均匀，故存在不适于细节距化这样的缺点。作为近年来的趋势，焊料球法在一个半导体装置中所使用的焊料球数量极多且焊料球的尺寸极小，因此存在制造成本高这样的缺点。电镀法存在着对近年来正在普及的无铅焊料没有适当的电镀液这样的缺点。又，因在专利文献1的形成方法中，存在焊料微粒难以附着在铜电极上，即焊料沾润性差这样的缺点，故难以实用化。

又，本发明人开发了以下技术。首先，准备好焊料微粒、具有熔接剂作用的液体、表面具有电极的基板。然后，将所述液体加热到超过焊料的溶点，以表面朝上将基板放置在液体中，在所述液体中喷射焊料微粒而朝基板上的电极落下。由此，在垫式电极上形成焊料隆起。其结果，可解决现有的诸多问题，基本达到焊料隆起的细节距化。

在此，为了进一步实现细节距化，有必要使焊料微粒变小。因为焊料微粒大，就在电极间易于形成焊桥(はんだブリツジ)。但是，焊料微粒越小，在液体中的焊料微粒的落下速度就越降低，焊料隆起的形成就需要很长时间。

下面对该理由进行说明。认为焊料微粒边受到与速度成比例的粘性阻力边在液体中落下。此时，焊料微粒的质量为m，重力加速度为g，粘性系数为k，如以垂直向上方向为z轴，落下的焊料微粒的运动方程式用下式表示。

m(d²z/dt²)＝-mg-k(dz/dt)…《1》

式《1》的右边第二项为粘性阻力。通过初速度v₀为0来解式《1》，时刻t的焊料微粒的速度v(t)用下式表示。