JPH0945691A - チップ部品用ハンダバンプ及びその製造方法 - Google Patents

チップ部品用ハンダバンプ及びその製造方法

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JPH0945691A
JPH0945691A JP19164195A JP19164195A JPH0945691A JP H0945691 A JPH0945691 A JP H0945691A JP 19164195 A JP19164195 A JP 19164195A JP 19164195 A JP19164195 A JP 19164195A JP H0945691 A JPH0945691 A JP H0945691A
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bump
columnar portion
diameter
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solder material
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JP19164195A
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Sawako Yamai
佐和子 山井
Hitoshi Shibuya
仁 渋谷
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Oki Electric Industry Co Ltd
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    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11Manufacturing methods
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • 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
    • H05K3/341Surface mounted components
    • H05K3/3431Leadless components
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 基板に実装されるチップ部品1の電極パッド
2上に、大径柱状部10aと、この大径柱状部より小さ
い径の小径柱状部から成る第1のバンプ10をハンダ材
により形成し、この第1のバンプ10のハンダ材よりも
融点が低いハンダ材によって第1のバンプ10の大径柱
状部10aと同じ径となるように、大径柱状部10aの
上面から小径柱状部10bの周面及び上面を覆うように
第2のバンプ11を形成した。 【効果】 第1のバンプと第2のバンプの接触面積を
大きくすることができ、これにより両者の境界面での剥
離を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、LSI等のチップ部品
を基板に実装するために、該チップ部品に形成されるハ
ンダを材料としたバンプとその製造方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】基板上に実装される電子部品のうち、基
板面から一定の高さを保って実装されるLSI等のチッ
プ部品があり、このチップ部品においては前記の高さを
保証できるようにハンダを材料とするバンプを形成する
ことが要求される。図5はこの種のチップ部品用ハンダ
バンプの従来例を示す側断面図である。
【0003】図において1はチップ部品、2はこのチッ
プ部品1に設けられた電極パッド、3はこの電極パッド
2と接続するようにチップ部品1に形成された導体、4
は電極パッド2上に形成されたアルミニウム等によるカ
レントフィルム、5はこのカレントフィルム4を電解メ
ッキ用電極層としてその上に形成された銅等による拡散
防止金属膜であり、この拡散防止金属膜5上に融点の高
いハンダ材による第1のバンプ6を所定の高さとなるよ
うに電解メッキ法等により円柱状に形成し、更にこの第
1のバンプ6上にそれより融点の低いハンダ材による第
2のバンプ7を第1のバンプ6より高さが低くかつ同径
の円柱状を成すように形成したものとなっている。
【0004】図6は上述した構成を有する従来例による
チップ部品の基板への実装工程を示す側断面図である。
この図に見られるようにチップ部品1を基板8に実装す
る場合、同図 (a) に示したように基板8上に第2のバ
ンプ7と同じ材料によりバンブ9を形成しておき、この
バンブ9上にチップ部品1の第2のバンプ7を重ねてチ
ップ部品1と基板8との位置合わせを行った後、全体を
リフローにより一定時間加熱する。
【0005】このときのリフローによる加熱温度は、第
2のバンプ7とバンプ9が溶融し、かつ第1のバンプ6
は変形をきたさない温度とすると、これにより同図
(b) に示したように第2のバンプ7とバンプ9のみか
溶融して一体化するので、その後これを冷却硬化させる
と、チップ部品1が基板8に電気的に接続して実装され
た状態となり、そして第1のバンプ6は柱状の形状が保
たれるので、この第1のバンプ6により基板面に対する
チップ部品1の高さが保証される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の技術では、柱状の第1のバンプ上にこれと同径
で柱状の第2のバンプを単に2層に形成した構造として
いるため、第1のバンプと第2のバンプとの接触面積が
小さく、そのため両者の境界面で剥離が生じ易いという
問題があった。
【0007】
【課題を解決するための手段】このような問題を解決す
るため、本発明は、基板に実装されるチップ部品の電極
パッド上にハンダ材により形成された大径柱状部と、こ
の大径柱状部と同一のハンダ材により該大径柱状部上に
該大径柱状部より小さい径で形成された小径柱状部とで
構成され、前記基板に対するチップ部品の高さを保証す
る第1のバンプと、前記第1のバンプのハンダ材より融
点が低いハンダ材によって前記大径柱状部と同じ径とな
るように、前記大径柱状部上面から前記小径柱状部の周
面及び上面を覆うように形成され、前記チップ部品を前
記基板に実装する際に加熱により溶融して前記チップ部
品と前記基板の接続を行う第2のバンプより成ることを
特徴とする。
【0008】
【作用】このような構成を有する本発明は、第1のバン
プのハンダ材よりも融点が低いハンダ材によって第1の
バンプの大径柱状部と同じ径となるように、大径柱状部
上面から小径柱状部の周面及び上面を覆うように第2の
バンプを形成しているため、第1のバンプと第2のバン
プの接触面積を大きくすることができ、これにより両者
の境界面での剥離を防止することができる。
【0009】
【実施例】以下に図面を参照して実施例を説明する。図
1は本発明によるチップ部品用ハンダバンプの一実施例
を示す側断面図である。図において1はチップ部品、2
はこのチップ部品1に設けられた電極パッド、3はこの
電極パッド2と接続するようにチップ部品1に形成され
た導体、4は前記電極パッド2上に形成されたアルミニ
ウム等によるカレントフィルム、5はこのカレントフィ
ルム4を電解メッキ用電極層としてその上に形成された
銅等による拡散防止金属膜であり、これらは従来のもの
と同一のものである。
【0010】10は前記拡散防止金属膜5上に所定の高
さで形成された第1のバンプで、この第1のバンプ10
は、円柱状の大径柱状部10aと、この大径柱状部10
aの上面に大径柱状部10aより小さい径で形成された
小径柱状部10bから成り、この両柱状部10a,10
bは融点の高い同一のハンダ材で形成されている。11
は前記第1のバンプ10の大径柱状部10a上面から小
径柱状部10bの周面及び上面全体を覆うように大径柱
状部10aと同一径に形成された第2のバンプで、この
第2のバンプ11は第1のバンプ10より融点の低いハ
ンダにより形成されている。
【0011】次に、以上の構造によるチップ部品用ハン
ダバンプの製造方法について説明する。図2 (a) 〜
(e) 及び図3 (f) 〜 (j) は前記チップ部品用ハン
ダバンプの製造工程を示す側断面面図で、図2と図3は
一連の工程である。尚、この両図では、1個のチップ部
品のみを示しているが複数チップ部品を一体に形成した
ウエハを用いて以下のバンプの製造が行われる。
【0012】まず、図2 (a) に示したように、各チッ
プ部品1毎に複数の電極パッド2を設けると共に導体3
を形成したウエハ上に、蒸着法またはスパッタリング法
によりカレントフィルム4を形成する。このカレントフ
ィルム4の材料には電極パッド2との密着がよい金属、
例えばアルミニウム等を用いる。
【0013】次に、カレントフィルム4上にレジストを
30μm程度の厚さに塗布し、ホトリソ技術により図2
(b) に示したように電極パッド2上に孔を有する第1
レジストパターン12を形成する。次に、この第1レジ
ストパターン12をメッキマスクとして、電解メッキ法
により電極パッド2上で露出しているカレントフィルム
4上に図2 (c) に示したように拡散防止金属5を形成
する。
【0014】この拡散防止金属5の材料としては、例え
ば銅を用いる。続いて、Pb(鉛):Sn(錫)の合金
比率でハンダ組成のPbが多く融点の高いスルホン酸系
のPb−Sn合金ハンダ材、例えば、Pb80wt%−
Sn20wt%、液相線279℃、固相線183℃の合
金ハンダ材を溶融させ、この合金ハンダ材に第1レジス
トパターン12をメッキマスクとして拡散防止金属5を
浸し、カレントフィルム4を電解メッキ用電極層として
電解メッキ法等により前記拡散防止金属5上に図2
(d) に示したように第1のバンプ10の大径柱状部1
0aを円柱状に形成する。
【0015】次に、この大径柱状部10a上及び第1レ
ジストパターン12上にレジストを塗布し、ホトリソ技
術により図2 (e) に示したように大径柱状部10a上
にこの大径柱状部10aより径の小さい孔を有する第2
のレジストパターン13を形成する。そして、この第2
のレジストパターン13をメッキマスクとして前記大径
柱状部10aのハンダ材と同一の材料により同一の方法
で図3 (f) に示したように大径柱状部10a上に小径
柱状部10bを円柱状に形成する。
【0016】その後、図3 (g) に示したように第1,
第2レジストパターン12,13をアセトン等の有機溶
剤により洗浄してすべて除去する。次に、レジストを前
記小径柱状部10bよりも高くなるように、カレントフ
ィルム4及び第1のバンプ10上に塗布し、ホトリソ技
術により、第1のバンプ10上にその大径柱状部10a
と同径の孔を有する第3のレジストパターン14を図3
(h) に示したように形成する。
【0017】そして、この第3レジストパターン14を
メッキマスクとして、第1のバンプ10より融点の低い
ハンダ材、例えばPb37wt%、Sn63wt%、融
点183℃の共晶組成の合金ハンダ材を用いて電解メッ
キ法等により図3 (i) に示したように第2のバンプ1
1を形成する。その後、図3 (j) に示したように第3
のレジストパターン14をアセトン等の有機溶剤により
洗浄してすべて除去し、更にカレントフィルム4の不要
部をエッチングにより取り除いた後、ウエハをダイシン
グにより個々のチップに分割することで、図1に示した
バンプを有するチップ部品1を得る。
【0018】図4は上述した実施例によるチップ部品の
基板への実装工程を示す側断面図である。この図に見ら
れるようにチップ部品1を基板15に実装する場合、同
図 (a)に示したように基板15上に第2のバンプ11
と同じ材料によりバンブ16を形成しておき、このバン
ブ16上にチップ部品1の第2のバンプ11を重ねて、
チップ部品1と基板15との位置合わせを行った後、全
体をリフローにより一定時間加熱する。
【0019】このときのリフローによる加熱温度は、第
2のバンプ11とバンプ16が溶融し、かつ第1のバン
プ10は変形をきたさない温度とする。この加熱のピー
ク温度としては220℃程度である。これにより同図
(b) に示したように第2のバンプ11とバンプ16の
みか溶融して一体化し、その際、溶融した第2のバンプ
11はバンプ16側に引かれるが、この第2のバンプ1
1の中心部には第1のバンプ10の小径柱状部10bが
存在しているので、この小径柱状部10bを芯として第
2のバンプ11は鼓状に変形するが、第1のバンプ10
と第2のバンプ11の接触面積は加熱前と同一に保たれ
る。
【0020】その後、これを冷却硬化させると、チップ
部品1が基板15に電気的に接続されて実装された状態
となり、そして第1のバンプ10の大径柱状部10aと
小径柱状部10bが元の形状が保たれているので、この
第1のバンプ10により基板面に対するチップ部品1の
高さが保証される。尚、上述した実施例は、Pb80w
t%−Sn20wt%の組成のハンダ材で形成した第1
のバンプ10と、Pb37wt%、Sn63wt%、ハ
ンダ材で形成した第2のバンプ11とを組み合わせたも
のとしたが、第1のバンプ10をPb95wt%、Sn
5wt%の組成のハンダ材(液相線314℃、固相線3
00℃)で形成し、第2のバンプ11をPb37wt
%、Sn63wt%の組成のハンダ材で形成した組み合
わせとすることも可能である。
【0021】また、前記Pb−Sn合金ハンダの他、合
金メッキができるなんロウ材によるハンダ材を用いるこ
と可能である。更に、上述した実施例では第1バンプ1
0を成す大径柱状部10aと小径柱状部10bを各々円
柱状としたが、三角柱や四角柱あるいは多角柱状に形成
してもよい。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、第1のバ
ンプのハンダ材よりも融点が低いハンダ材によって第1
のバンプの大径柱状部と同じ径となるように、大径柱状
部上面から小径柱状部の周面及び上面を覆うように第2
のバンプを形成しているため、第1のバンプと第2のバ
ンプの接触面積を大きくすることができ、これにより両
者の境界面での剥離を防止することができるという効果
が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるチップ部品用ハンダバンプの一実
施例を示す側断面図である。
【図2】本発明によるチップ部品用ハンダバンプの製造
工程を示す側断面図である。
【図3】本発明によるチップ部品用ハンダバンプの製造
工程を示す側断面図である。
【図4】実施例によるチップ部品の基板への実装工程を
示す側断面図である。
【図5】従来例の側断面図である。
【図6】従来例によるチップ部品の基板への実装工程を
示す側断面図である。
【符号の説明】
1 チップ部品 2 電極パッド 4 カレントフィルム 5 拡散防止金属膜 10 第1のバンプ 10a 大径柱状部 10b 小径柱状部 11 第2のバンプ 12 第1のレジストパターン 13 第2のレジストパターン 14 第3のレジストパターン 15 基板 16 バンプ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板に実装されるチップ部品の電極パッ
    ド上にハンダ材により形成された大径柱状部と、この大
    径柱状部と同一のハンダ材により該大径柱状部上に該大
    径柱状部より小さい径で形成された小径柱状部とで構成
    され、前記基板に対するチップ部品の高さを保証する第
    1のバンプと、 前記第1のバンプのハンダ材より融点が低いハンダ材に
    よって前記大径柱状部と同じ径となるように、前記大径
    柱状部上面から前記小径柱状部の周面及び上面を覆うよ
    うに形成され、前記チップ部品を前記基板に実装する際
    に加熱により溶融して前記チップ部品と前記基板の接続
    を行う第2のバンプより成ることを特徴とするチップ部
    品用ハンダバンプ。
  2. 【請求項2】 チップ部品の電極パッド上に位置する孔
    を有する第1のレジストパターンをメッキマスクとし
    て、前記電極パッド上にハンダ材をメッキすることによ
    り大径柱状部を形成した後、 この大径柱状部の径より小さい径で該大径柱状部上に位
    置する孔を有する第2のレジストパターンをメッキマス
    クとして、大径柱状部上にハンダ材と同一のハンダ材を
    メッキすることにより小径柱状部を形成して、前記大径
    柱状部と小径柱状部から成る第1のバンプを構成し、 前記第1のレジストパターン及び第2のレジストパター
    ンを除去した後、前記第1のバンプより高くかつその大
    径柱状部と同形の孔を有する第3のレジストパターンを
    メッキマスクとして前記大径柱状部上面から前記小径柱
    状部の周面及び上面を覆うように前記ハンダ材より融点
    の低いハンダ材をメッキすることにより第2のバンプを
    形成することを特徴とするチップ部品用ハンダバンプの
    製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1のチップ部品用ハンダバンプ及
    び請求項2の製造方法において、 第1のハンダバンプを形成するハンダ材の組成を鉛95
    %、錫5%とし、第2のハンダバンプを形成するハンダ
    材の組成を鉛37%錫63%としたことを特徴とするチ
    ップ部品用ハンダバンプ及びその製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項1のチップ部品用ハンダバンプ及
    び請求項2の製造方法において、 第1のハンダバンプを形成するハンダ材の組成を鉛80
    %、錫20%とし、第2のハンダバンプを形成するハン
    ダ材の組成を鉛37%錫63%としたことを特徴とする
    チップ部品用ハンダバンプ及びその製造方法。
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