JP4892340B2 - はんだ組成物及びこれを用いたバンプ形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば半導体基板やインターポーザ基板の上に突起状のはんだバンプを形成してＦＣ（flip chip）やＢＧＡ（ball grid array）を製造する際に用いられるはんだ組成物、及びこれを用いたバンプ形成方法に関する。

従来の一般的なはんだバンプの形成方法は、スクリーン印刷法やディスペンス法などを用いて基板のパッド電極上にはんだペーストを塗布し、このはんだペーストを加熱してリフローする、というものであった。なお、はんだペーストは「クリームはんだ」とも呼ばれる。

一方、特許文献１には、特殊なはんだ粉末とフラックスとの混合物からなるはんだペーストが記載されている。このはんだ粉末は、はんだ粒子を空気中で流動させることにより、はんだ粒子の表面に酸化膜を形成したものである。この強制的に形成した酸化膜は、リフロー時にフラックスの作用に抗して、はんだ粒子同士の合体を抑える働きをするという。そのため、このはんだペーストを基板上にベタ塗りしてリフローすると、パッド電極間ではんだブリッジが発生にくくなるので、パッド電極の高密度化及び微細化に適する、ということである。なお、パッド電極間のはんだブリッジは、はんだ粒子同士が合体して大きな塊となって、隣接するパッド電極の両方に接してしまうために起こる。

特開２０００−９４１７９号公報

このように、従来のはんだバンプの形成には、はんだペーストを用いていた。しかしながら、はんだペーストには、次のような問題があった。

（１）はんだペーストを基板上に塗布するには、印刷機や吐出機等の設備を必要とし、かつ正確な位置に印刷又は吐出するための時間及び手間がかかっていた。例えベタ塗りによって精密なマスクを不要にしても、スキージやドクターブレードを使用してはんだペーストを均一な厚みにする工程が必要になる。

（２）近年の更なる多電極化、高密度化及び微細化に対して、スクリーン印刷法やディスペンス法では対応できなくなりつつある。すなわち、スクリーン印刷法では、メタルマスクの開口を微細化する必要があるので、メタルマスクの機械的強度が低下したり、メタルマスクの開口からはんだペーストが抜け難くなったりする、という問題が生じてきた。ディスペンス法では、多数のパッド電極の上に一つずつはんだペーストを載せていくので、パッド電極が多くなるほど量産には向かなくなる。

（３）特許文献１のはんだペーストでは、はんだ粒子の酸化膜の膜厚を、精度良く形成しなければならなかった。なぜなら、厚すぎるとパッド電極にはんだが濡れなくなり、薄すぎるとはんだ粒子同士が合体してしまうからである。しかも、フラックスの状態や種類によってもフラックスの作用が変化するので、これらに合わせて酸化膜の膜厚を精度良く制御する必要があった。一方、適切な膜厚の酸化膜を形成できなければ、パッド電極の高密度化及び微細化を達成できないことになる。

そこで、本発明の第一の目的は、基板上へ塗布する工程を簡略化できる、はんだ組成物及びこれを用いたバンプ形成方法を提供することにある。本発明の第二の目的は、はんだ粒子の酸化膜を形成する工程を不要とし、これにより製造工程の簡略化並びにはんだバンプの高密度化及び微細化を確実に達成できる、はんだ組成物及びこれを用いたバンプ形成方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明に係るはんだ組成物は、液状体とはんだ粒子との混合物からなる液状のはんだ組成物であって、前記液状体は、反応温度が前記はんだ粒子の融点近傍であるフラックス成分としての、有機酸又は脂肪酸エステル中に含まれる遊離脂肪酸を含み、常温の状態で液体の脂肪酸エステルであり、前記はんだ粒子は、前記液状体内を前記母材に向けて沈降するとともに、前記液状体内に均一に分散可能な３０ｗｔ％以下の混合比及び３５μｍ以下の粒径を有する粒剤であることを特徴とするものである。

本発明に係るはんだ組成物は、フラックス成分を含む液状体が常温で流動して母材に層状に堆積するので、この点においてはんだペーストとは全く異なる。このような性質（流動性）を得るには、液状体の常温での粘度が低いこと、はんだ粒子の混合比が小さいこと、及びはんだ粒子の粒径が小さいことが要求される。はんだ粒子の粒径は、３５μｍ〜１μｍ付近の範囲内に設定される。そして、例えばはんだ粒子の粒径は、好ましくは３５μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以下、最も好ましくは１０μｍ以下に設定することが望ましい。

また、本発明に係るはんだ組成物は、次のような構成にしてもよい。はんだ粒子の表面酸化膜には自然酸化膜のみを有する。液状体のフラックス成分は、はんだ粒子同士の合体をその反応生成物によって抑制しつつ、はんだ粒子と母材とのはんだ付けを促進するとともに、母材上に形成されたはんだ皮膜とはんだ粒子との合体を促進するものである。このようなフラックス成分は、本発明者が実験及び考察を繰り返して発見したものである。

このようなフラックス成分としては、例えば酸が挙げられる。酸は無機酸（例えば塩酸）と有機酸（例えば脂肪酸）とに大別できるが、ここでは有機酸を例に説明する。

本発明者は、「有機酸は、はんだ粒子同士を合体させる作用は小さいが、パッド電極にはんだ濡れを生じさせる作用は大きい。」ということを見出した。このような作用が生じる理由として、次の（１），（２）のようなことが考えられる。

（１）有機酸には、はんだ粒子の酸化膜を除去する作用が弱い。そのため、はんだ粒子に故意に酸化膜を形成しなくても、はんだ粒子の自然酸化膜によって、はんだ粒子同士の合体を抑えることができる。したがって、本発明では、はんだ粒子の酸化膜を形成する工程が不要である。一方、特許文献１の従来技術では、フラックスの作用が強すぎるので、はんだ粒子に厚い酸化膜を形成しなければ、はんだ粒子同士が合体してしまう。

（２）有機酸は、何らかの理由によって、はんだ粒子を母材に広げて界面を合金化するとともに、母材上に形成されたはんだ皮膜にはんだ粒子を合体させる作用がある。はんだ粒子同士はほとんど合体しないにもかかわらず、母材上ではんだ濡れが生ずるメカニズムは定かではない。推測として、はんだ粒子と母材との間で、僅かな酸化膜を打ち破る何らかの反応が起こっていると考えられる。例えば、金メッキされた母材であれば、金のはんだ中への拡散効果により、はんだ粒子に例え薄い酸化膜があったとしてもはんだ濡れが生ずる。銅からなる母材の場合は、銅が有機酸と反応して有機酸銅塩となり、その有機酸銅塩がはんだと接触することによりイオン化傾向の差から還元され、金属銅がはんだ中に拡散してはんだ濡れが進行する。母材上に形成されたはんだ皮膜にはんだ粒子が合体する理由については、例えば表面張力が考えられる。

また、はんだ粒子とともに混合される液状体は油脂であり、この液状体中に含まれるフラックス成分は油脂中に含まれる遊離脂肪酸である、としてもよい。油脂は、様々な用途で広く流通しているので入手しやすく安価かつ無害であり、しかも遊離脂肪酸という有機酸（フラックス成分）を元々含んでいる。特に、脂肪酸エステル（例えばネオペンチルポリオールエステル）は、一般に熱・酸化安定性に優れるので、はんだ付けのフラック成分としては最適である。また、フラックス成分としての遊離脂肪酸の含有量を十分なものとするために、油脂の酸価は１以上であることが好ましい。酸価とは、油脂中に含まれる遊離脂肪酸を中和するのに要する水酸化カリウムのミリグラム数をいう。すなわち、酸価の値が大きいほど、遊離脂肪酸が多く含まれることになる。

本発明のはんだ組成物において使用する油脂は、バンプ形成が完了するまで存在し、その間にはんだが空気と直接接触することを防ぐことにより、はんだの酸化を抑制する。また、油脂に含ませた有機酸は、はんだ表面の酸化膜の除去に寄与するものの、はんだ表面の酸化膜を完全に除去してしまわないように、その含有量を制御する。これにより、はんだ粒子同士の合体を抑えつつ、母材表面にはんだ付け可能となる状態を実現することができる。有機酸は母材表面の酸化膜を除去するに足る量が必要であり、そのために油脂の酸価は１以上であることが好ましい。

本発明のはんだ組成物は、油脂に有機酸（フラックス成分）が含まれるものである。この有機酸は、油脂中に元々含まれているものでも、後から添加したものでも、どちらでも良い。有機酸には、はんだ粒子及び母材の酸化膜を還元する効果がある。また、本発明者は、油脂中の有機酸量を適切に制御してはんだ粒子表面に僅かな酸化膜を残すことにより、はんだ粒子同士の合体を抑えつつ、母材上へははんだ付けが可能となることを見出した。また、はんだに錫が含まれる場合は、有機酸がはんだ表面の酸化膜を還元する過程で有機酸錫塩が副生成物として得られ、この有機酸錫塩がはんだ粒子同士の合体を大幅に抑制することも、本発明者が見出した。これらの現象を制御することにより、はんだ粒子同士の合体を防ぎつつ、例えばパッド電極上にショートの生じないはんだバンプを形成できる。

本発明に係るバンプ形成方法は、母材に本発明に係るはんだ組成物を層状に堆積する堆積工程と、母材上のはんだ組成物を加熱してフローするリフロー工程とを備えたものである。本発明に係るはんだ組成物を母材上に滴下すると、はんだ組成物が自重で広がって層状に堆積する。このときは、常温でよく、しかも、はんだ組成物の自然落下を利用できる。そのため、印刷機や吐出機を用いなくても、はんだ組成物を簡単に母材上に塗布できる。

また、堆積工程の前に、はんだ組成物を撹拌することによってはんだ粒子を液状体中に均一に分散させる撹拌工程を設けてもよい。この場合は、はんだ粒子が比重差によって液状体中に沈降していても、はんだ組成物を撹拌することによって、はんだ粒子が液状体内に均一に分散して母材に対して均一に分布する。

また、堆積工程の途中又は後に、母材を水平に回転させることによってはんだ組成物を均一な厚みにするスピンコート工程を設けてもよい。基板を水平に回転させることによって、母材上の余分なはんだ組成物が振り切られるので、母材上のはんだ組成物の厚みが速く均一化し、薄く均一化し、及びより正確に均一化する。

また、堆積工程では、容器内に母材を入れてはんだ組成物を注入させることにより、容器内においてはんだ組成物中に母材を浸漬するようにしてもよい。この場合は、母材上のはんだ組成物の厚みを、はんだ組成物の表面張力や粘度に頼らずに、任意の値にできる。なお、はんだペーストでは、印刷厚やはんだ粒子の含有量を調整することによって、はんだバンプの大きさ（高さ）を変えていた。これに対して、本発明では、マスクを使用しないため、はんだ組成物の厚みを変更する際に、従来のようにマスク厚みや開口径を変更する必要がなく、はんだ組成物の滴下量を調整するだけで、簡単にはんだバンプの大きさ（高さ）を変えられる。

なお、ここでいう「はんだ」には、はんだバンプ形成用に限らず、半導体チップのダイボンディング用や、例えば銅管の接合用に用いられる「軟ろう」と呼ばれるもの等も含まれるとともに、当然のことながら鉛フリーはんだも含まれる。「はんだバンプ」には、半球状や突起状のものに限らず、膜状のものも含まれる。「はんだ皮膜」とは、膜状のものに限らず、半球状や突起状のものも含むものとする。「基板」には、半導体ウエハや配線板などが含まれる。「液状体」は、液体の脂肪酸エステルである。

本発明に係るはんだ組成物によれば、常温の状態で平面に滴下すると液状体及びはんだ粒子がともに自重で広がって層状に堆積するので、印刷機や吐出機を用いなくても簡単に母材上に塗布できる。

また、本発明に係るはんだ組成物によれば、はんだ粒子の表面酸化膜には自然酸化膜のみを有し、はんだ粒子とともに混合される液状体に特殊なフラックス成分が含まれ、このフラックス成分の反応生成物によって、フロー時にはんだ粒子同士の合体が抑えられ、はんだ粒子がパッド電極上に広がって母材上のはんだ皮膜と合体することにより、はんだブリッジの発生を抑えつつ、はんだ付けを行うことができる。しかも、はんだ粒子の酸化膜を形成する工程が不要であるので、製造工程を簡略化できるとともに、酸化膜の膜厚の正確な制御も不要になるので、はんだつけを確実に高密度化及び微細化できる。すなわち、本発明に係るはんだ組成物によれば、はんだ粒子が溶融した際にはんだ粒子同士の合体が少ないので、例えば狭ピッチのパッド電極に対しても、はんだ量のばらつきが少なく、かつパッド電極間のショートが生じることのない、はんだバンプを形成することができる。

液状体に含まれるフラックス成分を有機酸とした場合は、はんだ粒子の自然酸化膜を除去する過程で生じた有機金属塩が、はんだ粒子同士の合体を抑制することにより、前述したフラックス成分の作用を容易に得ることができる。

はんだ粉末とともに混合される液状体を油脂とした場合は、製造コストを低減できるとともに、廃棄物となっても環境への影響を軽減できる。しかも、油脂には遊離脂肪酸という有機酸が元々含まれているので、有機酸の添加を省略できる。

油脂を脂肪酸エステルとした場合は、脂肪酸エステルが最も一般的な油脂であることから更に製造コストを低減でき、しかも熱・酸化安定性にも優れるので、はんだ付けに好適に用いることができる。また、脂肪酸エステルは、活性剤として使用する有機酸との相溶性も良いことから、液特性の安定性を向上できる。

油脂の酸価を１以上とした場合は、遊離脂肪酸（フラックス成分）が十分に含まれることにより、パッド電極やはんだ粒子の酸化膜を適切に除去できるので、はんだ濡れ性を向上できる。

本発明に係るバンプ形成方法によれば、本発明に係るはんだ組成物を層状に母材上に堆積する堆積工程と、はんだ組成物を加熱してフローするリフロー工程とを備えたことにより、印刷機や吐出機を用いなくても、はんだ組成物を簡単に母材上に塗布できるので、生産性を向上できる。

堆積工程の前に撹拌工程を設けた場合は、はんだ粒子を母材上により均一に分布させることができる。

堆積工程の途中又は後にスピンコート工程を設けた場合は、母材上のはんだ組成物の厚みを速く均一化でき、かつ薄く均一化でき、しかも、より正確に均一化できる。

堆積工程においてはんだ組成物中に母材を浸漬する場合は、母材上のはんだ組成物の厚みを所望の値に設定できる。つまり、はんだ組成物の滴下量を調整するだけで、はんだバンプの大きさ（高さ）を簡単に変えることができる。

図１は、本発明に係るはんだ組成物の一実施形態を示す断面図である。以下、この図面に基づき説明する。なお、図１は、基板上にはんだ組成物を塗布した状態であり、上下方向は左右方向よりも拡大して示している。

本実施形態のはんだ組成物１０は、多数のはんだ粒子１１と脂肪酸エステルからなる液状体１２との混合物からなり、例えばパッド電極２２にはんだバンプを形成するために用いられる。そして、液状体１２は、反応温度が前記はんだ粒子１１の融点近傍であるフラックス成分を含み、常温で流動して母材の一例である基板２０に層状に堆積する粘性を有している。はんだ粒子１１は、液状体１２内を母材の一例である基板２０に向けて沈降するとともに、液状体１２内に均一に分散可能な混合比及び粒径を有する粒剤である。

また、はんだ粒子１１の表面酸化膜には自然酸化膜（図示せず）のみを有する。液状体１２は、脂肪酸エステルであるので、有機酸の一種である遊離脂肪酸（フラックス成分）を元々含んでいる。遊離脂肪酸は、はんだ粒子１１の融点以上に加熱された状態で、その反応生成物によりはんだ粒子１１同士の合体を抑制しつつ、はんだ粒子１１とパッド電極２２とのはんだ付けを促進するとともに、パッド電極上２２に形成されたはんだ皮膜とはんだ粒子１１との合体を促進する作用を有する。

液状体１２に含まれる有機酸は、必要に応じて添加しても良い。つまり、はんだ粒子１１の酸化度合いや分量に応じて、液状体１２の有機酸含有量を調整する。例えば、多量のはんだバンプを形成する場合は、はんだ粒子１１も多量になるので、全てのはんだ粒子１１の酸化膜を還元するのに十分な有機酸を含有する必要がある。一方、バンプ形成に使用される以上の過剰なはんだ粒子１１を加える場合は、有機酸の含有量を少なくして液状体１２の活性力を落とすことにより、はんだ粉末粒度分布でいうところの微細な側のはんだ粒子１１を溶かさないようにして、比較的大きなはんだ粒子１１のみで最適なバンプ形成を行うことも可能である。この際、溶けずに残った微細なはんだ粒子１１は、はんだ粒子１１同士の合体を防ぐことにより、パッド電極２２のショートを低減させる効果も持つ。

はんだ粒子１１は液状体１２中に均一に分散している必要があるので、はんだ組成物１０は使用直前に攪拌しておくことが望ましい。はんだ粒子１１としては、錫鉛系はんだ又は鉛フリーはんだ等を使用する。隣接するパッド電極２２同士の周端間の最短距離ａよりも、はんだ粒子１１の直径ｂを小さくするとよい。この場合、隣接する二つのパッド電極２２上のはんだ皮膜にそれぞれ到達したはんだ粒子１１同士は、接触しないため、合体してはんだブリッジを形成することがない。

はんだ組成物１０は、パッド電極２２を有する基板２０上に、常温において自然落下により滴下させる。これだけで、基板２０上に均一な厚みのはんだ組成物１０を塗布できる。つまり、スクリーン印刷やディスペンサを用いることなく、均一な膜厚のはんだ組成物１０の塗布膜を基板２０上に形成する。塗布の均一性ははんだバンプのばらつきに影響を及ぼすため、できる限り均一に塗布する。その後、基板２０全体を均一に加熱することにより、はんだバンプの形成が可能となる。加熱は短時間ではんだ融点以上まで昇温する。短時間で昇温することにより、プロセス中での有機酸活性力の低下を抑えることができる。

次に、本実施形態で使用する基板２０について説明する。基板２０はシリコンウエハである。基板２０の表面２１には、パッド電極２２が形成されている。パッド電極２２上には、本実施形態の形成方法によってはんだバンプが形成される。基板２０は、はんだバンプを介して、他の半導体チップや配線板に電気的及び機械的に接続される。パッド電極２２は、形状が例えば円であり、直径ｃが例えば４０μｍである。隣接するパッド電極２２の中心間の距離ｄは、例えば８０μｍである。はんだ粒子１１の直径ｂは、例えば３〜１５μｍである。

パッド電極２２は、基板２０上に形成されたアルミニウム電極２４と、アルミニウム電極２４上に形成されたニッケル層２５と、ニッケル層２５上に形成された金層２６とからなる。ニッケル層２５及び金層２６はＵＢＭ（under barrier metal又はunder bump metallurgy）層である。基板２０上のパッド電極２２以外の部分は、保護膜２７で覆われている。

次に、パッド電極２２の形成方法について説明する。まず、基板２０上にアルミニウム電極２４を形成し、アルミニウム電極２４以外の部分にポリイミド樹脂又はシリコン窒化膜によって保護膜２７を形成する。これらは、例えばフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて形成される。続いて、アルミニウム電極２４表面にジンケート処理を施した後に、無電解めっき法を用いてアルミニウム電極２４上にニッケル層２５及び金層２６を形成する。このＵＢＭ層を設ける理由は、アルミニウム電極２４にはんだ濡れ性を付与するためである。

はんだ粒子１１としては、例えばＳｎ−Ｐｂ（融点１８３℃）、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ（融点２１８℃）、Ｓｎ−Ａｇ（融点２２１℃）、Ｓｎ−Ｃｕ（融点２２７℃）、その他の鉛フリーはんだ等を使用する。

図２及び図３は、本発明に係るバンプ形成方法の一実施形態を示す断面図である。図２は滴下工程であり、図２［１］〜図２［３］の順に工程が進行する。図３は、リフロー工程であり、図３［１］〜図３［３］の順に工程が進行する。以下、図１乃至図３に基づき説明する。ただし、図１と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。

図２では、基板２０上のパッド電極２２の図示を略している。まず、図２［１］に示すように、受け容器３０に基板２０を入れる。そして、注ぎ容器３１中で必要に応じはんだ組成物１０を撹拌した後、注ぎ口３２からはんだ組成物１０を基板２０上に滴下させる。すると、はんだ組成物１０が自重で広がって均一な厚みになる。このときは、常温でよく、しかも、はんだ組成物１０の自然落下を利用できる。そのため、印刷機や吐出機を用いなくても、はんだ組成物１０を簡単に基板２０上に塗布できる。

なお、受け容器３０は、リフロー工程で基板２０とともに加熱するので、耐熱性があって熱伝導が良く、かつはんだ粒子１１によるはんだ濡れが生じない金属例えばアルミニウムからなる。また、堆積工程の途中又は後に、基板２０を水平に回転させることによって、基板２０上のはんだ組成物１０を均一な厚みにしてもよい。基板２０を水平に回転させるには、市販のスピンコート装置を用いればよい。

堆積工程の終了は、はんだ組成物１０中に基板２０が浸漬されるまで、はんだ組成物１０を滴下するか否かによって二通りに分かれる。図２［２］は、はんだ組成物１０中に基板２０を浸漬しない場合である。この場合、基板２０上に層状に堆積するはんだ組成物１０の厚みｔ１は、はんだ組成物１０の主に表面張力及び粘性によって決まる値である。一方、図２［３］は、はんだ組成物１０中に基板２０を浸漬する場合である。この場合、基板２０上に層状に堆積するはんだ組成物１０の厚みｔ２は、滴下するはんだ組成物１０の量に応じた所望の値に設定できる。

以上の堆積工程によって、図１に示すように、複数のパッド電極２２が離間して設けられた基板２０上に、はんだ組成物１０がベタ塗りによって載置されたことになる。このとき、複数のパッド電極２２上及びこれらの間隙の保護膜２７上を含む面に、全体的にはんだ組成物１０が載置される。はんだ組成物１０は、ちょうどインクのような状態である。

続いて、リフロー工程で、基板２０及びはんだ組成物１０の加熱が始まると、液状体１２の粘性が更に低下する。すると、図３［１］に示すように、はんだ粒子１１は、液状体１２よりも比重が大きいので、沈降してパッド電極２２上及び保護膜２７上に積み重なる。

続いて、図３［２］に示すように、はんだ組成物１０がはんだ粒子１１の融点以上に加熱される。このとき、液状体１２に含まれる有機酸（フラックス成分）の作用によって、次のような状態が引き起こされる。まず、はんだ粒子１１同士は、有機酸の反応生成物によって合体が抑えられる。ただし、図３［２］では図示していないが、一部のはんだ粒子１１同士は合体して大きくなる。つまり、はんだ粒子１１同士は合体しても一定の大きさ以下であれば問題ない。一方、はんだ粒子１１は、パッド電極２２上に広がって界面に合金層を形成する。その結果、パッド電極２２上にはんだ皮膜２３’が形成され、はんだ皮膜２３’に更にはんだ粒子１１が合体する。すなわち、はんだ皮膜２３’は成長して、図３［３］に示すようなはんだバンプ２３となる。

なお、図３［３］において、はんだバンプ２３の形成に使用されなかったはんだ粒子１１は、残った液状体１２とともに後工程で洗い落とされる。

次に、本実施形態の他の作用及び効果について説明する。

本実施形態のはんだ組成物１０によれば、表面に自然酸化膜のみを有する多数のはんだ粒子１１からはんだ粉末（集合体）が構成され、はんだ粉末とともに混合される液状体１２に有機酸（フラックス成分）が含まれ、この有機酸の反応生成物によって、フロー時にはんだ粒子１１同士が合体しにくく、はんだ粒子１１がパッド電極２２上に広がってパッド電極２２上のはんだ皮膜２３’と合体することにより、パッド電極２２間でのはんだブリッジの発生を抑えつつ、はんだバンプ２３を形成できる。しかも、はんだ粒子１１の酸化膜を形成する工程が不要であるので製造工程を簡略化できるとともに、酸化膜の膜厚の正確な制御も不要になるのではんだバンプ２３を確実に高密度化及び微細化できる。

本発明に係るバンプ形成方法によれば、複数のパッド電極２２が離間して設けられた基板２０上に、本実施形態のはんだ組成物１０を層状に堆積し、基板２０上のはんだ組成物１０を加熱してフローすることにより、液状体１２に含まれる有機酸の作用によって高密度かつ微細なはんだバンプ２３を形成できる。また、基板２０上にベタ塗りではんだ組成物１０を堆積しても、フロー時にはんだ粒子１１同士がほとんど合体しないことにより、パッド電極２２間でのはんだブリッジの発生を抑えられるので、簡単な方法ではんだバンプ２３を高密度かつ微細に形成できる。

なお、本発明は、言うまでもないが、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、母材としては、シリコンウエハ（ＦＣ）の代えて、微細ピッチのサブストレートやインターポーザ、更に配線板（ＢＧＡ）を用いてもよい。また、電極材料は、アルミニウムに限らず、Ａｌ‐Ｓｉ、Ａｌ‐Ｓｉ‐Ｃｕ、Ａｌ‐Ｃｕ、Ｃｕなどを用いてもよい。

以下、本実施形態を更に具体化した実施例１について説明する。

はんだ粒子は、組成が９６．５ｗｔ％Ｓｎ−３．０ｗｔ％Ａｇ−０．５ｗｔ％Ｃｕ（融点２１８℃）であり、直径が平均６μｍ（粒度分布２〜１１μｍ）のものを使用した。液状体には、脂肪酸エステルの一種（トリメチールプロパントリオレエート）を使用した。この脂肪酸エステルの主な性状は、４０℃での動粘度が４８．３ｍｍ²／ｓ、１００℃での動粘度が９．２ｍｍ²／ｓ、酸価が２．４である。有機酸（フラックス成分）は添加せずに、脂肪酸エステルに元々含まれる遊離脂肪酸（フラックス成分）を利用した。また、脂肪酸エステルは水分の影響を極力抑えるために水の蒸気圧以下での真空脱泡を行った。

はんだバンプ形成用の基板には、１０ｍｍ□のシリコンチップを使用した。シリコンチップ上には、８０μｍピッチのパッド電極が二次元アレイ状に形成されていた。パッド電極の形状は４０μｍ□であった。パッド電極表面の材質は、無電解ニッケルめっき上に形成されたコンマ数ミクロンの膜厚の金めっきであった。保護膜の材質はシリコン窒化物であった。

５０ｍｌの脂肪酸エステル中に２．０ｇのはんだ粉末を分散させたはんだ組成物を、マイクロピペットを用いて滴下することにより、基板上全面に５０μｌ定量塗布した。その後、ホットプレート上でシリコンチップをはんだ融点以上まで加熱（７０℃／ｍｉｎ．）することにより、はんだバンプを形成した。その歩留まりは１００％であった。

本発明に係るはんだ組成物の一実施形態を示す断面図である。 本発明に係るバンプ形成方法の一実施形態を示す断面図（滴下工程）であり、図２［１］〜図２［３］の順に工程が進行する。 本発明に係るバンプ形成方法の一実施形態を示す断面図（リフロー工程）であり、図３［１］〜図３［３］の順に工程が進行する。

符号の説明

１０ はんだ組成物
１１ はんだ粒子
１２ 液状体
２０ 基板
２１ 基板の表面
２２ パッド電極
２３ はんだバンプ
２３’ はんだ皮膜
３０ 受け容器
３１ 注ぎ容器
３２ 注ぎ口

Claims (10)

1. 液状体とはんだ粒子との混合物からなる液状のはんだ組成物であって、
   前記液状体は、反応温度が前記はんだ粒子の融点近傍であるフラックス成分としての有機酸を含み、常温の状態で液体の脂肪酸エステルであり、
   前記はんだ粒子は、前記液状体内を前記母材に向けて沈降するとともに、前記液状体内に均一に分散可能な３０ｗｔ％以下の混合比及び３５μｍ以下の粒径を有する粒剤であることを特徴とするはんだ組成物。
2. 前記はんだ粒子の表面酸化膜には、自然酸化膜のみを有することを特徴とする請求項１に記載のはんだ組成物。
3. 前記液状体に含まれるフラックス成分は、前記はんだ粒子同士の合体をその反応生成物によって抑制しつつ、前記はんだ粒子と前記母材とのはんだ付けを促進するとともに、前記母材上に形成されるはんだ皮膜と前記はんだ粒子との合体を促進することを特徴とする請求項１に記載のはんだ組成物。
4. 前記フラックス成分が前記有機酸に代えて前記脂肪酸エステル中に含まれる遊離脂肪酸であることを特徴とする請求項１に記載のはんだ組成物。
5. 前記脂肪酸エステルがネオペンチルポリオールエステルであることを特徴とする請求項１に記載のはんだ組成物。
6. 前記脂肪酸エステルの酸価が１以上であることを特徴とする請求項１に記載のはんだ組成物。
7. 反応温度がはんだ粒子の融点近傍であるフラックス成分としての、有機酸又は脂肪酸エステル中に含まれる遊離脂肪酸を含み、常温の状態で液体である脂肪酸エステルからなる液状体と、前記液状体内を前記母材に向けて沈降するとともに、前記液状体内に均一に分散可能な３０ｗｔ％以下の混合比及び３５μｍ以下の粒径を有するはんだ粒子との混合物からなる液状のはんだ組成物を前記母材上に堆積する堆積工程と、
   前記はんだ組成物を加熱し、前記はんだ粒子からなるバンプを前記母材に形成するリフロー工程とを有することを特徴とするバンプ形成方法。
8. 前記堆積工程の前段階において、前記はんだ組成物を撹拌することによって前記はんだ粒子を前記液状体中に均一に分散させることを特徴とする請求項７に記載のバンプ形成方法。
9. 前記堆積工程において、前記母材を回転させることによって前記はんだ組成物を均一な厚みにスピンコートすることを特徴とする請求項７に記載のバンプ形成方法。
10. 前記堆積工程において、前記母材をセットした容器内に前記はんだ組成物を注入し、前記はんだ組成物中に前記母材を浸漬することを特徴とする請求項７に記載のバンプ形成方法。

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