JP3015470B2 - はんだバンプ形成方法及びマスク固定用磁石 - Google Patents

はんだバンプ形成方法及びマスク固定用磁石

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    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3457Solder materials or compositions; Methods of application thereof

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  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明ははんだバンプ形成方法及
びマスク固定用磁石に係り、特にマスクを半導体基板等
に磁石を用いて固定しつつはんだバンプを形成するはん
だバンプ形成方法及びマスク固定用磁石に関する。
【0002】大規模集積回路(LSI)素子は、回路の
高密度化や演算処理の高速化を要求されており、そのニ
ーズに合った高性能のLSI素子が開発されている。こ
のようなLSI素子の場合、必然的に信号の入出力端子
の数も増大する傾向にある。
【0003】このような高性能のLSI素子を回路基板
上に実装する方法として、LSI素子を直接はんだを介
して回路基板に接合するフリップチップ接合が有望であ
る。このフリップチップ接合を行うためには、LSI素
子及び回路基板の電極部に予めはんだバンプを形成して
おく必要がある。
【0004】特に、上記のように信号の入出力端子の数
が増大した場合には、はんだバンプを高密度に形成する
必要がある。このため、精度良くはんだバンプを形成す
ることが望まれている。
【0005】
【従来の技術】一般に、LSI素子等の電極部にはんだ
バンプを形成するには、次のような手順により形成され
ている。先ず、LSI素子に形成されている電極に対応
したパターンが形成されたメタルマスクを用意し、LS
I素子のはんだバンプ形成側にメタルマスクを配置し、
はんだバンプ形成側と異なる側に磁石及び後に行う蒸着
処理においてウエハを冷却するのに用いる冷却用銅板を
配置する。そして、磁石の磁力によりメタルマスクを吸
引することによりメタルマスクをLSI素子の所定位置
に保持する。この保持状態を図6に示す。同図におい
て、1は磁石,2はメタルマスク,3はLSI素子のウ
エハ,4は冷却用銅板である。従来、磁石1の着磁方向
は、磁石1の片面をN極とし、他の面をS極としていた
(図6では、上面がN極、下面がS極である)。
【0006】続いて、同図に示す状態においてはんだを
蒸着し、はんだバンプをLSI素子の電極上に形成す
る。以上の手順により、はんだバンプはLSI素子等の
電極部上に形成されていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】メタルマスク2は数十
〜数百μm程度と薄いために磁石1の吸引力が乏しく、
磁石1による良好な保持が出来なくなる。図6に示すよ
うに、ウエハ3の大きさに比べて磁石1が大きい場合に
は、磁石1の磁力線はメタルマスク2を貫通するように
流れる。周知のように磁石に磁性体を吸引させる際、こ
の磁性体が磁石の形成する磁気回路に組み込まれている
構成とした方が吸引力は強くなる。しかるに、図6の構
成では磁力線はメタルマスク2を貫通するだけで磁石1
が構成する磁気回路に組み込まれていない。従って、こ
れによっても磁石1によるメタルマスク2の吸引力は小
さくなってしまう。
【0008】このように、磁石1によるメタルマスク2
の吸引力が小さいと、保持状態においてメタルマスク2
の外周部が自重によって反ってしまいウエハ3との間に
隙間が形成されてしまう。メタルマスク2とウエハ3と
の間に隙間が形成されると、蒸着工程においてこの隙間
部分にもはんだが蒸着されてしまい、ウエハ3の各電極
間で短絡が生じてしまったり、ウエハ3上に形成された
電子素子が損傷するおそれがあるという課題があった。
【0009】一方、磁石1はその外側部における磁力線
は垂直とはなっておらず、N極からS極へ向かう斜め成
分も含んだ円弧状の軌跡を描く。また、図7(図6と対
応する構成には同一符号を付す)に示すように、磁石1
の大きさがウエハ3に近づいてくると、前記のN極から
S極へ向かう磁力線がメタルマスク2に影響を及ぼすよ
うになる。具体的には、メタルマスク2の磁気抵抗は面
方向に向かう方が小さいため、N極からS極へ向かう磁
力線の一部は、メタルマスク2の内部に進行する。この
ように、磁力線の一部がメタルマスク2の内部に進行す
ると、メタルマスク2には面方向に力が働き、この力に
よりメタルマスク2が所定の位置よりずれてしまうとい
う課題があった。メタルマスク2が所定位置からずれる
と、やはり各電極間で短絡が生じたり、ウエハ3上の電
子素子が損傷したりするおそれがある。
【0010】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、マスクを良好な状態で保持することによりはんだ
バンプを正確に形成しうるはんだバンプ形成方法及びマ
スク固定用磁石を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明では、磁性体により構成され所定のパターンが
形成されたマスクを、基板のはんだバンプが形成される
面に配置するとともに、前記基板のはんだバンプが形成
される面と異なる面に磁石を配置し、この磁石の磁力に
よって上記マスクが保持された状態でこのマスクに対し
てはんだを蒸着し、はんだバンプを形成するはんだバン
プ形成方法において、上記磁石をマスクを吸着する面に
複数の磁極を有する構成とし、この複数の磁極を有する
磁石によりマスクを吸着することを特徴とするものであ
る。
【0012】また、一の面に磁性体により構成され所定
のパターンが形成されたマスクが配置される基板の他の
面に配設され、上記マスクを磁力により吸引するマスク
固定用磁石において、磁極が異なる磁石の集合体構造と
し、上記マスクが吸引される面に交互に異なる磁極が並
んだ構成としたことを特徴とするものである。
【0013】また、上記複数の磁極は、縞状に異なる磁
極が交互に形成された構成としてもよい。
【0014】
【作用】マスクを吸着する磁石を複数の磁極を有した構
成とすることにより、磁石とマスクとの間に複数の磁気
回路が形成される。図1及び図2は本発明の原理を説明
するための図である。図2は複数の磁極が形成された磁
石10の平面図である。同図に示すように、磁石10は
交互に異なる極性とされた複数の磁石の集合体構造を有
している。
【0015】この磁石10により、マスク11を吸着し
た状態を図1に示す。前記のように磁石10は交互に磁
極が異なる磁石の集合体構造であるため、一の磁極から
出た磁力線は磁性体よりなるマスク11内を通過して隣
接した一の磁極と異なる極性を有する磁極へ入り込む。
即ち、各磁極とマスク11は磁気回路を形成し、この磁
気回路は磁極の数に対応して複数個形成される。
【0016】よって、磁気回路の一部を構成するマスク
11は磁石10の磁力により強固に固定され、また磁気
回路は磁石の各所で形成されるため、マスク11は磁気
回路が形成される各所で保持され、マスク11はウエハ
12に強固に固定される。
【0017】
【実施例】次に本発明の実施例について図面と共に説明
する。図3〜図5は本発明の一実施例であるはんだバン
プ形成方法を形成手順に沿って示している。尚、図1及
び図2に示した構成と対応する構成要素については同一
符号を付して説明する。
【0018】図3はウエハ12上に磁石10を用いてメ
タルマスク11を固定した状態を示している。ウエハ1
2は3インチ径のシリコンウエハであり、またメタルマ
スク11は厚さ50μm,直径3インチのコパール製で
ある。このメタルマスク11には、電極メタライズを想
定した模擬パターンとして、直径80μmの孔が150
μmのピッチで約15万個形成されている。尚、図中1
3は冷却用銅板であり、後に実施される蒸着工程におい
てウエハ12を冷却する機能を奏するものである。
【0019】磁石10は厚さ5mm,直径4インチのフェ
ライト磁石であり、図2で示したようにメタルマスク1
1を吸着する面は、複数の磁極が形成された構成となっ
ている。即ちメタルマスク11を吸着する面は、縞状に
N極とS極が交互に並んだ構成となっている。このよう
に、磁石10は交互に磁極が異なる磁石の集合体構造で
あるため、N極から出た磁力線は磁性体であるメタルマ
スク11内に進入し、これを通過して隣のS極へ入り込
む磁気回路を形成する。この磁気回路は磁石11上にお
いて磁極の数に対応し複数個形成される。
【0020】従って、メタルマスク11は上記磁気回路
が形成される複数位置において吸引される構成となり、
よってメタルマスク11はウエハ12上に強固に保持さ
れる。よって、従来生じていたメタルマスク11の自重
による反りの発生を防止することができ、不要な部分に
はんだが付着するのを防止することができる。
【0021】また、前記のように磁石10は磁極が異な
る磁石の集合体構造であるため、磁石10の外側部分に
従来の磁石1(図6参照)のように円弧状の軌跡を描く
磁力線は存在しない。よって、磁石10の大きさをメタ
ルマスク11の大きさに近づけたとしても、磁石10の
磁力によりメタルマスク11がずれることはなく、高精
度にメタルマスク11の位置決めを行うことができる。
【0022】図4は、上記のようにメタルマスク11を
装着したウエハ12を図示しないはんだ蒸着装置に装着
した状態を示している。図中15はホルダであり、磁石
10の吸引力によりユニット化した磁石10,メタルマ
スク11,ウエハ12,冷却用銅板13の各部材はこの
ホルダ15に一括的に取り付けられる。この際、冷却用
銅板13はホルダ15と当接するよう構成されており、
またホルダ15には冷却管16が配設されている。よっ
て蒸着処理中、ウエハ12は冷却用銅板13,ホルダ1
5,冷却管16等により冷却される。
【0023】ウエハ12等をはんだ蒸着装置に装着する
と、装置を起動してインジュウム(In)はんだを高さ
40μmとなるよう蒸着させる。図5は蒸着処理を終了
したウエハ12を示している。本発明者の実験によれ
ば、複数の磁極が形成された磁石10を用いることによ
り、メタルマスク11に形成された模擬パターンと同
じ、直径80μm,150μmのピッチの間隔ではんだ
バンプ17を形成することができた。この際、磁石10
によりメタルマスク11は強固にかつ位置精度良くウエ
ハ12に保持されているため、不要部分にはんだが蒸着
されることはなく、またウエハ12の所定位置に精度良
くはんだバンプ17を形成することができる。
【0024】尚、上記した実施例では、磁石10の着磁
パターンとして図2に示すように各磁極が縞状に配設さ
れた構成を示したが、着磁のパターンはこれに限るもの
ではなく、メタルマスク11の吸着側面に複数の磁気回
路が形成される構成であれば、他の構成としてもよい。
例えば交互に異なる磁極が放射状に複数個並んだ構成の
着磁パターンとしてもよく、また螺旋状の着磁パターン
としてもよい。
【0025】
【発明の効果】上述の如く本発明によれば、磁石は交互
に磁極が異なる磁石の集合体構造であるため、一の磁極
から出た磁力線は磁性体よりなるマスク内を通過して隣
接した他の磁極へ入り込む。即ち、各磁極とマスクは磁
気化回路を形成するため、磁石の磁力によりマスクをウ
エハに強固に保持させることができる。
【0026】また、この磁気回路は磁極の数に対応して
複数個形成され磁石の各所で形成されるため、マスクを
上記磁気回路が形成される各所で保持することができ、
これによってもマスクをウエハに強固に保持させること
ができる。
【0027】更に、磁石の大きさをマスクの大きさに近
づけたとしても、磁石の磁力によりメタルマスクがずれ
ることはなく、高精度にメタルマスクの位置決めを行う
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例であるマスク固定用磁石の構
造及び作用を説明するための図である。
【図2】図1に示すマスク固定用磁石の平面図である。
【図3】本発明の一実施例であるはんだバンプ形成方法
の内、メタルマスクをウエハに固定する工程を説明する
ための図である。
【図4】本発明の一実施例であるはんだバンプ形成方法
の内、はんだ蒸着を行う工程を説明するための図であ
る。
【図5】本発明の一実施例であるはんだバンプ形成方法
により形成されたはんだバンプを示す図である。
【図6】従来におけるメタルマスクをウエハに固定する
方法の一例を示す図である。
【図7】従来におけるメタルマスクをウエハに固定する
方法の一例を示す図である。
【符号の説明】
10 磁石 11 メタルマスク 12 ウエハ 17 はんだバンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−69936(JP,A) 特開 昭63−156343(JP,A) 実開 平4−4742(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/60

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁性体により構成され所定のパターンが
    形成されたマスクを、基板のはんだバンプが形成される
    面に配置すると共に、前記基板のはんだバンプが形成さ
    れる面と異なる面に磁石を配置し、該磁石の磁力によっ
    て該マスクが保持された状態で該マスクに対してはんだ
    を蒸着し、はんだバンプを形成するはんだバンプ形成方
    法において、 該磁石を該マスクを吸着する面に複数の磁極を有する構
    成とし、該複数の磁極を有する磁石によりマスクを吸着
    することを特徴とするはんだバンプ形成方法。
  2. 【請求項2】 一の面に磁性体により構成され所定のパ
    ターンが形成されたマスクが配置される基板の他の面に
    配設され、該マスクを磁力により吸引するマスク固定用
    磁石において、磁極が異なる磁石の集合体構造とし、該マスクが吸引さ
    れる面に交互に異なる磁極が並んだ構成としたことを
    徴とするマスク固定用磁石。
  3. 【請求項3】 上記複数の磁極は、縞状に異なる磁極が
    交互に形成されていることを特徴とする請求項2記載の
    マスク固定用磁石。
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JP4826924B2 (ja) * 2006-03-30 2011-11-30 株式会社みくに工業 微細金属バンプの形成方法
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