WO2023277085A1 - はんだバンプ形成用部材 - Google Patents

Abstract

はんだバンプ形成用部材１は、回路部材２１の電極２２へのはんだバンプＳ２の形成に用いられる部材であって、第１面２ａ及び第１面２ａと反対側の第２面２ｂを有する本体部２を備え、本体部２において、第１面２ａ側には、はんだ粒子Ｓ１が保持される複数の凹部３が設けられ、第１面２ａを含む凹部３の構成部分は、はんだ粒子Ｓ１の融点において変形可能な変形部６を有している。

Description

はんだバンプ形成用部材

　本開示は、はんだバンプ形成用部材に関する。

　近年、電子部品を高密度実装する手法の一つとして、フリップチップ実装が知られている。フリップチップ実装では、例えば一方の回路部材に設けられた電極に予めはんだバンプを形成し、一方の回路部材の電極と他方の回路部材の電極とをはんだバンプの溶融によって接合する。これにより、回路部材同士の接続構造体が形成される。

　電極にはんだバンプを形成する技術としては、例えば特許文献１に記載のはんだバンプ形成方法がある。この従来のはんだバンプ形成方法では、基板の電極の相互間隔に対応して複数の凹部を形成した位置決め板を用意し、当該位置決め板の各凹部内にはんだ粒子をそれぞれ配置する。次に、外周面が粘着面である転写ロールを位置決め板の表面で転がすことで、転写ロールの粘着面にはんだ粒子を転写する。そして、粘着材を設けた基板の電極に転写ロールを転がすことで、転写ロールから基板の電極にはんだ粒子を転写する。

特開２０１７－１５７６２６号公報

　上記特許文献１に記載のはんだバンプ形成方法のような手法では、電極へのはんだ粒子の転写の確実性を担保する観点からは、位置決め板の凹部から突出するはんだボールの高さが揃っていることが好ましい。しかしながら、例えば数μｍレベルの間隔での電極間の接続に用いられるような微小なはんだ粒子を用いるような場合では、はんだ粒子の形状を揃えることが難しく、電極へのはんだ粒子の転写の確実性の担保が難しいという問題があった。

　本開示は、上記課題の解決のためになされたものであり、はんだ粒子の形状を揃えずとも電極へのはんだ粒子の転写の確実性を担保できるはんだバンプ形成用部材を提供することを目的とする。

　本開示の一側面に係るはんだバンプ形成用部材は、回路部材の電極へのはんだバンプの形成に用いられるはんだバンプ形成用部材であって、第１面及び第１面と反対側の第２面を有する本体部を備え、本体部において、第１面側には、はんだ粒子が保持される複数の凹部が設けられ、第１面を含む凹部の構成部分は、はんだ粒子の融点において変形可能な変形部を有している。

　このはんだバンプ形成用部材では、複数の凹部にはんだ粒子を保持し、転写対象となる電極と共に熱及び圧力を付加することで、電極上にはんだバンプを形成できる。このはんだバンプ形成用部材では、第１面を含む凹部の構成部分が、はんだ粒子の融点において変形可能な変形部を有している。これにより、電極を第１面側に押し当てて熱を付加した際に変形部が変形し、凹部に保持されたはんだ粒子を電極側に露出させることができる。したがって、このはんだバンプ形成用部材では、はんだ粒子の形状を揃えずとも電極へのはんだ粒子の転写の確実性を担保できる。

　変形部は、第１面から凹部の深さ方向に、当該凹部の深さの１／２以上の厚さで設けられていてもよい。変形部を一定の厚さで設けることで、電極を第１面側に押し当てて熱を付加した際の変形部の変形量を十分に確保できる。したがって、はんだ粒子の形状を揃えない場合であっても、凹部に保持されたはんだ粒子をより確実に電極側に露出させることができ、電極へのはんだ粒子の転写の確実性を担保できる。

　本体部の第２面側には、はんだ粒子の融点において変形部よりも高い体積弾性率を有する基体部が設けられていてもよい。この場合、はんだバンプ形成用部材の保形性を好適に維持することができ、転写中のはんだ粒子の保持性能をより確実に担保できる。

　複数の凹部のそれぞれにはんだ粒子が単体で配置されていてもよい。この場合、比較的大きな粒径のはんだ粒子を一定の確実性をもって電極に転写できる。

　複数の凹部のそれぞれにはんだ粒子が複数配置されていてもよい。この場合、凹部内に保持されるはんだ粒子の体積を調整し易くなり、電極に形成されたはんだバンプの大きさや高さを一定の範囲に揃えることが容易となる。また、電極とはんだ粒子とが接触する確率を高めることができ、電極上へのはんだバンプの形成をより確実に実施できる。

　本体部の第１面側には、アライメントマークが設けられていてもよい。これにより、凹部に保持されたはんだ粒子と電極との位置合わせが容易となる。したがって、電極上の狙いの位置にはんだ粒子を一層精度良く形成することができる。

　本開示によれば、はんだ粒子の形状を揃えずとも電極へのはんだ粒子の転写の確実性を担保できる。

本開示の一実施形態に係るはんだバンプ形成用部材の構成を示す模式的な断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、はんだバンプ形成装置の構成の一例を模式的に示す図である。 接続構造体の構成の一例を示す模式的な断面図である。 はんだバンプ形成方法の一例を示すフローチャートである。 はんだバンプ形成の工程を示す模式的な断面図である。 図５の後続の工程を示す模式的な断面図である。 図６の後続の工程を示す模式的な断面図である。 図７の後続の工程を示す模式的な断面図である。 図８の後続の工程を示す模式的な断面図である。 （ａ）～（ｃ）は、はんだバンプ形成用部材の変形例を示す模式的な断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、はんだ粒子の変形例を示す模式的な要部拡大断面図である。

　以下、図面を参照しながら、本開示の一側面に係るはんだバンプ形成用部材の好適な実施形態について詳細に説明する。

　本明細書において、「～」を用いて示された数値範囲は、「～」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む。本明細書において段階的に記載されている数値範囲の上限値又は下限値は、他の段階の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。
［はんだバンプ形成用部材の構成］

　図１は、本開示の一実施形態に係るはんだバンプ形成用部材の構成を示す模式的な断面図である。図１に示すはんだバンプ形成用部材１は、例えば回路部材の電極にはんだバンプを形成する際に用いられる部材である。図１に示すように、はんだバンプ形成用部材１は、本体部２を備えている。本体部２は、平面視において例えば矩形状をなしており、第１面２ａ及び第１面２ａと反対側の第２面２ｂを有している。

　本体部２の第１面２ａ側には、はんだ粒子Ｓ１が保持される複数の凹部３が設けられている。これらの凹部３は、例えばインプリント法、フォトリソグラフィ法、機械加工、レーザ加工などの公知の方法を用いて形成することができる。特に、ナノインプリント法を用いる場合には、所望の型の押し付けにより、比較的短い工程で精度良く凹部３を形成することができる。

　凹部３のサイズ（幅、容積、深さなど）は、はんだ粒子Ｓ１のサイズに応じて適宜設定される。凹部３の平面形状は、例えば円形状となっている。凹部３の平面形状は、円形状のほか、楕円形、三角形、四角形、多角形などの種々の形状であってもよい。凹部３の断面形状は、図１の例では、矩形状となっている。凹部３の断面形状は、底面３ｂ側から開口面側（第１面２ａ側）に向かって開口面積が拡大するようなテーパ状をなしていてもよい。凹部３の底面３ｂは、平坦面に限られず、例えば凹状の湾曲面などであってもよい。

　また、本体部２の第１面２ａ側には、アライメントマーク４が設けられていてもよい。アライメントマーク４は、例えば本体部２の第１面２ａに設けられた凹凸形状、インクや顔料による印刷、めっきやスパッタリングによる無機物の印刷、レーザによる焼き付けなどによって形成されている。アライメントマーク４は、平面視において、例えば円形、二重円形、多重円形、三角形、矩形、多角形、それらの多重角形などをなしている。アライメントマーク４は、磁性体、電磁波の吸収・反射・回折を伴う材料によって構成されていてもよく、この場合の形状は特に限定されない。

　アライメントマーク４をカメラ等の撮像装置１５Ａ，１５Ｂで検出することにより、はんだバンプ形成の際に、形成対象となる電極と凹部３内のはんだ粒子Ｓ１との位置合わせが容易になる。これにより、電極へのはんだ粒子Ｓ１の転写を精度良く実施することができる。アライメントマーク４は、第１面２ａ側に１箇所以上設けられていればよいが、複数設けることで位置合わせの精度を更に高めることが可能となる。また、アライメントマーク４は、例えば本体部２が透明な場合には、本体部２の第２面２ｂ側に更に設けられていてもよい。

　本体部２は、当該第１面２ａを含んで構成される変形部６と、第２面２ｂ側を構成する基体部７とを備えて構成されていてもよい。変形部６は、凹部３の少なくとも第１面２ａ側を構成する部分であり、第１面２ａから凹部３の深さ方向に、当該凹部３の深さＤの１／３以上の厚さで設けられていてもよく、１／２以上の厚さで設けられていてもよく、２／３以上の厚さで設けられていてもよい。図１の例では、変形部６の厚さＴは、凹部３の深さＤと等しくなっている。これにより、隣り合う凹部３，３を隔てる隔壁部８の全体が変形部６となっており、凹部３の内壁面３ａが変形部６で構成される一方、凹部３の底面３ｂが基体部７で構成されている。

　隔壁部８の幅（隣り合う凹部３，３間の離間距離）には、特に制限はないが、例えば凹部３に保持されるはんだ粒子の平均粒子径の０．１倍以上とすることができる。隔壁部８の幅は、凹部３に保持されるはんだ粒子の平均粒子径の０．２倍以上であってもよく、０．３倍以上であってもよい。凹部３，３間の離間距離は、例えば一方の凹部３の開口縁と他方の凹部３の開口縁との間の最短距離で規定される。

　変形部６は、例えば凹部３に保持されるはんだ粒子Ｓ１の融点において変形可能な弾性体９によって形成されている。このため、変形部６は、はんだバンプ形成の際に、形成対象となる電極が押し当てられることによって圧縮方向に弾性変形可能となっている。ここでのはんだ粒子Ｓ１の融点とは、ＤＳＣ（示差走査熱量計）を用いて昇温速度１０℃／ｍｉｎでＨｅガスフロー中でのＤＳＣ測定を行った際に、最初に吸熱ピークが発生する温度である。はんだ粒子Ｓ１の転写性向上の観点から、はんだ粒子Ｓ１の融点における弾性体９の体積弾性率は、例えば０．５ＧＰａ以上５ＧＰａ以下となっていてもよい。はんだ粒子Ｓ１の融点における弾性体９の体積弾性率は、例えば０．５ＧＰａ以上３ＧＰａ以下であってもよく、０．８ＧＰａ以上２ＧＰａ以下であってもよい。

　変形部６を構成する弾性体９としては、例えば光硬化性物、熱硬化性物、熱可塑性物などが挙げられる。また、変形部６を構成する弾性体９としては、例えば樹脂、ポリマー、ゴム、エラストマー、これらの混合物などが挙げられる。はんだ粒子Ｓ１の構成材料がＳｎＢｉ（融点：１３９℃）である場合、変形部６を構成する弾性体９としては、例えばポリエチレンテレフタレート（融点での体積弾性率：０．６ＧＰａ）、アクリル（融点での体積弾性率：１ＧＰａ）、ＰＭＭＡ（融点での体積弾性率：１ＧＰａ）を用いることができる。はんだ粒子Ｓ１の構成材料がＳｎＡｇＣｕ（融点：２１７℃）である場合、変形部６を構成する弾性体９としては、例えばポリイミド（融点での体積弾性率：１ＧＰａ）を用いることができる。

　基体部７は、本体部２の第２面２ｂ側を構成する部分である。基体部７は、はんだ粒子Ｓ１の融点において変形部６よりも高い体積弾性率を有する材料によって形成されている。したがって、基体部７は、はんだバンプ形成の際のはんだバンプ形成用部材１の保形性に寄与する。はんだ粒子Ｓ１の融点における基体部７の体積弾性率は、例えば１ＧＰａ以上となっている。はんだ粒子Ｓ１の融点における基体部７の体積弾性率は、例えば３ＧＰａ以上であってもよく、５ＧＰａ以上であってもよい。

　基体部７の構成材料としては、例えばシリコン、各種セラミックス、ガラス、ステンレススチールなどの無機材料、各種樹脂などの有機材料が挙げられる。また、基体部７の構成材料は、光透過性の高い材料であってもよい。このような材料としては、例えばポリエチレンテレフタレート、透明（無色）のポリイミド、ポリアミドなどが挙げられる。基体部７の構成材料は、はんだ粒子Ｓ１の融点において変質しない耐熱性を有する材料であってもよい。基体部７の構成材料は、はんだ粒子Ｓ１を構成する材料と合金化或いは反応して変化しない材料であってもよい。

　基体部７の構成材料としては、例えば可撓性を有するフィルム状であれば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン、ポリエチレンポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネートなどを用いることができる。また、基体部７の取扱性を向上させる観点では、先に挙げた材料の厚みを増すことで変形を抑えることができる。また、はんだ粒子Ｓ１を電極上に転写する際の位置精度を向上させる観点からは、エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチック、先に挙げた汎用プラスチックへフィラーや繊維を複合化した材料、無機材料を用いることができる。例えばポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリイミド、ポエリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトンなどを用いることができる。

　はんだ粒子Ｓ１の構成材料がＳｎＢｉ（融点：１３９℃）である場合、基体部７の構成材料としては、例えばガラス（融点での体積弾性率：４０ＧＰａ）、シリコンウエハ（融点での体積弾性率：４０ＧＰａ）、ステンレス（融点での体積弾性率：１６５ＧＰａ）を用いることができる。はんだ粒子Ｓ１の構成材料がＳｎＡｇＣｕ（融点：２１７℃）である場合、基体部７を構成材料としては、例えばガラス（融点での体積弾性率：４０ＧＰａ）、シリコンウエハ（融点での体積弾性率：４０ＧＰａ）、ステンレス（融点での体積弾性率：１６５ＧＰａ）、アルミニウム（融点での体積弾性率：７５ＧＰａ）を用いることができる。

　変形部６よりも基体部７の方が高い体積弾性率を有していれば、変形部６と基体部７とが同じ材料系で構成されていてもよい。例えば樹脂材料の場合、架橋度の違いやフィラーや繊維など補強材料の添加、他材料の混錬により体積弾性率を調整することができる。例えば変形部６が熱硬化性エポキシ系樹脂で構成され、基体部７が前記熱硬化性エポキシ系樹脂にガラス繊維を添加して体積弾性率を補強したもので構成されていてもよい。

　変形部６が光硬化性アクリル系樹脂で構成され、基体部７がポリエチレンテレフタレートで構成されていてもよい。この場合、凸部形状を有するスタンパに未硬化の光硬化性アクリル樹脂を塗布し、ポリエチレンテレフタレートを押し当てながら光を照射した後、スタンパを剥がすことで光硬化性アクリル樹脂に凹部３を形成できる。この方法であれば、連続的にロール状の凹部３を有する本体部２が得られる。また、光照度、硬化時間、及び光硬化性アクリル樹脂の開始材の量を調整することで、架橋度を調整し、体積弾性率を調整することができる。

　基体部７は、無機材料であってもよい。例えば変形部６が光硬化性アクリル系樹脂（体積弾性率：０．１ＧＰａ）で構成され、基体部７がガラス（体積弾性率：４０ＧＰａ）構成されていてもよい。この場合、基体部７の融点での体積弾性率を十分に確保でき、アライメントマーク４を利用してはんだ粒子Ｓ１を電極に転写する際の位置精度を向上できる。また、電極に転写する際にはんだ粒子Ｓ１をその融点以上に加熱したとしても、基体部７が変形しにくいため、本体部２全体の歪みや伸びを抑えることができる。また、本体部２を繰り返し使用することも可能となる。

　基体部７がシリコンウエハで構成され、変形部６の形成に感光性材料を用いると、凹部３の形成が容易となる。この場合、感光性材料としては、例えばアクリル系、エポキシ系、ポリイミド系、これらの混合物を用いることができる。

　変形部６及び基体部７の体積弾性率Ｋは、材料のヤング率をＥ、ポアソン比をνとすると、Ｋ＝Ｅ／３（１－２ν）にて求めることができる。変形部６及び基体部７の体積弾性率Ｋは、例えば機械的試験法、共振法、超音波パルス法によって測定できる。測定には、例えばナノインデンター、表面硬度計が用いられる。例えば表面硬度計（フィッシャーインスツルメント製）に加熱ステージを装着し、変形部６及び基体部７を加熱ステージに載せてステージを加熱し、変形部６及び基体部７を所定の温度に昇温する。その後、測定対象の表面に圧子を接触させ、荷重－変位（Ｓｔｒｅｓｓ―Ｓｔｒｅｉｎ）曲線を得ることで、体積弾性率を算出できる。

　図１の例では、複数の凹部３のそれぞれには、はんだ粒子Ｓ１が単体で保持されている。凹部３内のはんだ粒子Ｓ１は、少なくとも凹部３の底面３ｂに接触した状態となっている。凹部３内のはんだ粒子Ｓ１は、凹部３の内壁面３ａに接触していてもよい。また、図１の例では、全てのはんだ粒子Ｓ１が凹部３内に位置しており、はんだ粒子Ｓ１の頂部が凹部３の開口面よりも外側には突出しない状態となっている。すなわち、凹部３の深さをＤとし、はんだ粒子Ｓ１の高さ（底面３ｂからの高さ）をＨとした場合に、Ｄ＞Ｈを満たすようになっている。

　凹部３の深さＤに対するはんだ粒子Ｓ１の高さの比は、特に制限はないが、変形部６の圧縮方向の変形量を考慮すると、例えば０．３～１．５であってもよい。比を０．３以上とすることで、電極の押し当ての際に電極とはんだ粒子Ｓ１とをより確実に接触させることができる。比を１．５以下とすることで、凹部３からはんだ粒子Ｓ１が脱落することを好適に抑制できる。また、転写時にはんだ粒子Ｓ１が凹部３からはみ出すことを抑制でき、隣り合う凹部３，３間ではんだ粒子Ｓ１同士が結合してしまうことを抑制できる。凹部３の深さＤに対するはんだ粒子Ｓ１の高さの比は、０．５～１．２であってもよく、０．６～１であってもよい。

　はんだ粒子Ｓ１は、例えばスズ又はスズ合金を含んで構成されている。スズ合金としては、例えばＩｎ－Ｓｎ合金、Ｉｎ－Ｓｎ－Ａｇ合金、Ｓｎ－Ａｕ合金、Ｓｎ－Ｂｉ合金、Ｓｎ－Ｂｉ－Ａｇ合金、Ｓｎ－Ａｇ合金、Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕ合金、Ｓｎ－Ｃｕ合金などが挙げられる。はんだ粒子Ｓ１は、インジウム又はインジウム合金を含むものであってよい。インジウム合金としては、例えばＩｎ－Ｂｉ合金、Ｉｎ－Ａｇ合金などが挙げられる。

　はんだ粒子Ｓ１は、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ｐｂ、Ａｕ、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｐ及びＢから選ばれる一種以上の元素を含んでもよい。はんだ粒子Ｓ１は、良好な導通信頼性を得る観点から、前述の元素のうち、Ａｇ又はＣｕを含んでもよい。はんだ粒子Ｓ１がＡｇ又はＣｕを含むことで、はんだ粒子Ｓ１の融点を２２０℃程度まで低下させることができ、且つ電極との接合強度を向上できる。

　はんだ粒子Ｓ１の平均粒子径は、例えば３５μｍ以下である。はんだ粒子Ｓ１の平均粒子径は、３０μｍ以下、２５μｍ以下、２０μｍ以下、１５μｍ以下であってもよい。はんだ粒子Ｓ１の平均粒子径は、例えば１μｍ以上である。はんだ粒子Ｓ１の平均粒子径は、２μｍ以上、３μｍ以上、５μｍ以上であってもよい。

　はんだ粒子Ｓ１の平均粒子径は、サイズに合わせた各種方法を用いて測定できる。測定手法としては、例えば動的光散乱法、レーザ回折法、遠心沈降法、電気的検知帯法、共振式質量測定法などが挙げられる。他の測定手法としては、光学顕微鏡或いは電子顕微鏡等によって得られる画像に基づいて粒子サイズを測定する方法が挙げられる。具体的な装置としては、フロー式粒子像分析装置、マイクロトラック、コールターカウンターなどが挙げられる。はんだ粒子Ｓ１の平均粒子径は、はんだバンプ形成用部材１の第１面２ａに対して垂直方向からはんだ粒子Ｓ１を観察した場合の投影面積円相当径（粒子の投影面積と等しい面積をもつ円の直径）に基づいて算出できる。複数の凹部３のそれぞれにはんだ粒子Ｓ１が単体で配置される場合には、はんだ粒子Ｓ１の大きさ（平均粒子径）が揃っていてもよい。

　はんだ粒子Ｓ１のＣ．Ｖ．値は、前述の方法によって測定された粒子径の標準偏差を平均粒子径で割った値に１００を掛けることで算出される値である。複数の凹部３のそれぞれに複数のはんだ粒子Ｓ１が配置される場合には、はんだ粒子Ｓ１のＣ．Ｖ．値は、より優れた導電信頼性及び絶縁信頼性を実現できる観点から、２０％以下となっていてもよい。はんだ粒子Ｓ１のＣ．Ｖ．値は、１０％以下であってもよく、７％以下であってもよい。はんだ粒子Ｓ１のＣ．Ｖ．値の下限は、特に限定されない。例えばはんだ粒子Ｓ１のＣ．Ｖ．値は、１％以上であってもよく、２％以上であってもよい。

　以上、はんだバンプ形成用部材の一実施形態について説明したが、本開示のはんだバンプ形成用部材は、上記実施形態に限定されるものではない。
［はんだバンプ形成装置］

　図２（ａ）及び図２（ｂ）は、はんだバンプ形成装置の構成の一例を示す模式的な図である。図２（ａ）は側面視、図２（ｂ）は平面視である。同図に示すはんだバンプ形成装置１１は、上述したはんだバンプ形成用部材１の凹部３に保持されたはんだ粒子Ｓ１を回路部材２１の電極２２に転写することにより、はんだバンプ付き回路部材２１Ａ（図９参照）を形成する装置である。

　はんだバンプ形成装置１１は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、水平方向に変位可能なステージ１２と、はんだバンプ形成用部材１を供給する第１の供給部１３と、回路部材２１を供給する第２の供給部１４と、撮像装置１５Ａ，１５Ｂと、加熱加圧ヘッド１６とを備えている。本実施形態では、はんだバンプ形成装置１１は、はんだバンプＳ２（図９参照）を形成する工程の後工程として、はんだバンプＳ２を形成した回路部材２１を別の回路部材３１に電気的に接続して接続構造体４１（図３参照）を形成する機能を有している。はんだバンプ形成装置１１は、別の回路部材３１を供給する第３の供給部１７を更に備えている。はんだバンプ形成装置１１の動作は、不図示の制御部によって制御される。接続構造体４１を形成する機能は、必ずしもはんだバンプ形成装置１１と一体化されていなくてもよく、独立した装置として構成されていてもよい。

　ステージ１２には、第２の供給部１４から供給される回路部材２１が載置される載置領域Ｒ１と、はんだバンプＳ２の形成が実施される第１の実施領域Ｒ２と、接続構造体４１の形成が実施される第２の実施領域Ｒ３とが設けられている。撮像装置１５Ａ，１５Ｂは、はんだバンプ形成用部材１のアライメントマーク４及び回路部材２１，３１のアライメントマーク（不図示）を読み取る部分である。撮像装置１５Ａは、ステージ１２の表面側（第１の実施領域Ｒ２，第２の実施領域Ｒ３の設定面側）に配置され、撮像装置１５Ｂは、ステージ１２の裏面側に配置されている。撮像装置１５Ｂは、ステージ１２に組み込まれていてもよい。ステージ１２は、撮像装置１５Ａ，１５Ｂによるアライメントマークの読み取り結果に応じて変位し、はんだバンプ形成用部材１と回路部材２１との位置合わせ、及びはんだバンプ付き回路部材２１Ａと回路部材３１との位置合わせを実施する。

　加熱加圧ヘッド１６は、第１の実施領域Ｒ２及び第２の実施領域Ｒ３における加熱加圧を行う部分である。加熱加圧ヘッド１６は、吸着機能を有しており、載置領域Ｒ１から第１の実施領域Ｒ２への回路部材２１の移送、及び第１の実施領域Ｒ２から第２の実施領域Ｒ３へのはんだバンプ付き回路部材２１Ａの移送、得られた接続構造体４１の移送を実施する。加熱加圧ヘッド１６は、ステージ１２に対して上下動可能に構成されており、ステージ１２に向かって下降することで、はんだバンプＳ２を形成する際の加熱加圧、及び接続構造体４１を形成する際の加熱加圧を実施する。

　以上、はんだバンプ形成装置の一実施形態について説明したが、本開示のはんだバンプ形成装置は、上記実施形態に限定されるものではない。
［接続構造体］

　図３は、接続構造体の構成の一例を示す模式的な断面図である。図３に示すように、接続構造体４１は、一方の回路部材２１の電極２２と、他方の回路部材３１の電極３２とがはんだバンプＳ２を介して電気的に接続されることによって構成されている。本実施形態では、一方の回路部材２１と他方の回路部材２１との間の空間には、例えばエポキシ樹脂を主剤とするアンダーフィル材４２が充填されている。アンダーフィル材４２は、例えば電極２２，３２及び電極２２，３２間のはんだバンプＳ２を覆うように形成されている。

　接続構造体４１の具体例としては、半導体メモリ、半導体ロジックチップなどの接続部、半導体パッケージの一次実装及び二次実装の接続部、ＣＭＯＳ画像素子、レーザ素子、ＬＥＤ発光素子などの接合体、それらを用いたカメラ、センサ、液晶ディスプレイ、パーソナルコンピュータ、携帯電話、スマートフォン、タブレット等のデバイスが挙げられる。

　回路部材２１，３１の具体例としては、ＩＣチップ（半導体チップ）、抵抗体チップ、コンデンサチップ、ドライバーＩＣ等のチップ部品、リジット型のパッケージ基板などが挙げられる。これらの回路部材は、回路電極を備えており、多数の回路電極を備えているものが一般的である。複数の電極を表面に有する基板のその他の例としては、金属配線を有するフレキシブルテープ基板、フレキシブルプリント配線板、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）が蒸着されたガラス基板などの配線基板が挙げられる。

　電極２２，３２の具体例としては、銅、銅／ニッケル、銅／ニッケル／金、銅／ニッケル／パラジウム、銅／ニッケル／パラジウム／金、銅／ニッケル／金、銅／パラジウム、銅／パラジウム／金、銅／スズ、銅／銀、インジウム錫酸化物などの電極が挙げられる。電極２２，３２は、例えば無電解めっき、電解めっき、スパッタ、金属箔のエッチングなどの手法を用いて形成できる。

　以上、接続構造体の一実施形態について説明したが、本開示の接続構造体は、上記実施形態に限定されるものではない。
［はんだバンプ形成方法］

　図４は、はんだバンプ形成方法の一例を示すフローチャートである。同図に示すフローチャートは、上述したはんだバンプ形成装置１１を用いてはんだバンプＳ２の形成を行う際の工程を示すものであり、はんだバンプＳ２の形成に続いて接続構造体４１を形成する工程も含まれている、各工程の詳細は、図５～図９を適宜参照して説明する。

　このはんだバンプ形成方法では、まず、第１の実施領域Ｒ２に向けて一方の回路部材２１及びはんだバンプ形成用部材１を供給する（ステップＳ０１）。ステップＳ０１では、凹部３が上向きとなるように第１の供給部１３から第１の実施領域Ｒ２にはんだバンプ形成用部材１を供給する。また、電極２２が下向きとなるように第２の供給部１４から載置領域Ｒ１に回路部材２１を供給する。

　次に、第１の実施領域Ｒ２において、凹部３の保持されたはんだ粒子Ｓ１と回路部材２１の電極２２とを対向配置する（ステップＳ０２）。ステップＳ０２では、回路部材２１を加熱加圧ヘッド１６に吸着した状態でステージ１２を変位させ、図５に示すように、回路部材２１を載置領域Ｒ１から第１の実施領域Ｒ２上に移送する。この際、例えばはんだバンプ形成用部材１側のアライメントマーク４の位置を撮像装置１５Ａで確認すると共に、回路部材２１側のアライメントマークの位置を撮像装置１５Ｂで確認することで、凹部３に保持されたはんだ粒子Ｓ１と回路部材２１の電極２２との位置合わせを実施する。

　続いて、はんだ粒子Ｓ１への電極２２の押し当て及び加熱を行う（ステップＳ０３）。ステップＳ０３では、図６に示すように、加熱加圧ヘッド１６に吸着した回路部材２１をステージ１２上のはんだバンプ形成用部材１に向かって下降させ、はんだ粒子Ｓ１への電極２２の押し当て及び加熱を行う。ここでは、回路部材２１の電極２２をはんだバンプ形成用部材１の第１面２ａに接触させた後、電極２２をはんだバンプ形成用部材１側に押し当てた状態で、加熱加圧ヘッド１６をはんだ粒子Ｓ１の融点以上の温度（例えば１３０℃～２６０℃程度）に加熱してもよく、はんだ粒子Ｓ１の融点以下の温度に加熱してもよい。また、加熱加圧ヘッド１６をはんだ粒子Ｓ１の融点以上の温度（例えば１３０℃～２６０℃程度）に加熱した後に、電極２２をはんだバンプ形成用部材１側に押し当ててもよい。電極２２をはんだバンプ形成用部材１の第１面２ａに密着させることで、電極２２上にのみはんだバンプＳ２を形成でき、隣接する電極２２，２２間のはんだによるブリッジの形成を抑制できる。

　加熱加圧ヘッド１６によるはんだバンプ形成用部材１への電極２２の加圧力は、例えば０．１ＭＰａ～６００ＭＰａである。この加圧力は、１ＭＰａ～３００ＭＰａであってもよく、１０ＭＰａ～１００ＭＰａであってもよい。

　本実施形態では、はんだバンプ形成用部材１の複数の凹部３のそれぞれに保持されたはんだ粒子Ｓ１は、凹部３の開口面よりも外側には突出しない状態となっていてもよい。このため、電極２２をはんだバンプ形成用部材１の第１面２ａに接触させた時点では、電極２２と、凹部３の開口面よりも外側に突出していない凹部３内のはんだ粒子Ｓ１とは接触しない。この状態で加熱加圧ヘッド１６をはんだ粒子Ｓ１の融点以上の温度に加熱すると、図６に示すように、はんだバンプ形成用部材１の本体部２のうち、変形部６（凹部３，３間の隔壁部８）が圧縮方向に変形する。これにより、電極２２が凹部３内に進入して電極２２にはんだ粒子Ｓ１が接触すると共に、はんだ粒子Ｓ１の溶融によって電極２２上にはんだバンプＳ２が転写される。

　なお、弾性体９の体積弾性率が小さい場合、或いは、電極２２の総面積が小さく加熱加圧ヘッド１６の推力に対して押し込み圧力が高くなる場合などには、加熱加圧ヘッド１６を加熱しない状態でも弾性体９が変形し、電極２２とはんだ粒子Ｓ１を接触させることもできる。電極２２とはんだ粒子Ｓ１とを接触させた後に、加熱加圧ヘッド１６をはんだ粒子Ｓ１の融点以上の温度に加熱することで、はんだ粒子Ｓ１の溶融によって電極２２上にはんだバンプＳ２が転写される。

　電極２２上にはんだバンプＳ２を転写した後、加熱加圧ヘッド１６による加熱及び加圧を停止する。その後、図７に示すように、加熱加圧ヘッド１６を回路部材２１と共に上昇させ、回路部材２１をはんだバンプ形成用部材１から離間させた状態で回路部材２１の電極２２及び電極２２上のはんだバンプＳ２を冷却する。これにより、電極２２と、はんだ粒子Ｓ１が溶融して形成されたはんだバンプＳ２とが固着し、両者が電気的に接続される。電極２２とはんだバンプＳ２との電気的な接続により、はんだバンプ付き回路部材２１Ａが得られる。

　はんだ粒子Ｓ１は、大気下では加熱によって急激に酸化が進み、電極２２上への濡れ拡がりが阻害されることが考えられる。したがって、ステップＳ０３における加熱加圧時の雰囲気は、脱酸素雰囲気であってもよい。脱酸素雰囲気は、例えば窒素、アルゴンなどを用いた不活性ガス雰囲気、真空雰囲気であってよい。炉としては、はんだの接合工程に一般に使われるリフロー炉（窒素雰囲気下）、真空リフロー炉を利用できる。また、窒素雰囲気下のコンベアー型リフロー炉、バッチ式（チャンバ式）リフロー炉等を利用できる。これらのリフロー炉を用いる際、はんだが溶融した後に真空にする工程を実施すると、はんだバンプＳ２内の気泡（ボイド）を除去できる。

　また、はんだ粒子Ｓ１は、酸化被膜の影響で融点以上の温度で加熱しても溶融しない場合や、濡れ拡がりが生じない場合がある。したがって、ステップＳ０２より前又はステップＳ０２とステップＳ０３との間に、はんだ粒子Ｓ１及び電極２２の少なくとも一方を還元雰囲気に晒す工程を更に備えていてもよい。はんだ粒子Ｓ１の表面の酸化被膜或いは電極２２の表面の酸化被膜を還元することで、電極２２上でのはんだ粒子Ｓ１の溶融及び濡れ拡がりを効率的に進行させることができる。ステップＳ０３の工程を還元雰囲気下で実施する態様としてもよい。還元雰囲気の形成には、例えば水素ガス、水素ラジカル、ギ酸ガスなどを用いることができる。炉としては、水素還元炉、水素リフロー炉、水素ラジカル炉、ギ酸炉、これらの真空炉、連続炉、コンベアー炉などを用いることができる。

　はんだバンプ付き回路部材２１Ａを形成した後、接続構造体４１の形成を行う。まず、第２の実施領域Ｒ３に向けて他方の回路部材３１を供給する（ステップＳ０４）。ステップＳ０４では、電極３２が上向きとなるように第３の供給部１７から第２の実施領域Ｒ３に回路部材３１を供給する。第２の実施領域Ｒ３に供給される回路部材３１には、電極３２を覆うようにアンダーフィル材４２が配置されていてもよい。

　次に、第２の実施領域Ｒ３において、はんだバンプ付き回路部材２１Ａと回路部材３１とを対向配置する（ステップＳ０５）。ステップＳ０５では、図８に示すように、はんだバンプ付き回路部材２１Ａを加熱加圧ヘッド１６に吸着した状態でステージ１２を変位させ、はんだバンプ付き回路部材２１Ａを第２の実施領域Ｒ３上に配置する。この際、例えば回路部材３１側のアライメントマークの位置を撮像装置１５Ａで確認すると共に、はんだバンプ付き回路部材２１Ａ側のアライメントマークの位置を撮像装置１５Ｂで確認することで、はんだバンプ付き回路部材２１Ａの電極２２と回路部材３１の電極３２との位置合わせを実施する。

　続いて、はんだバンプＳ２を介した回路部材２１及び回路部材３１への加熱及び加圧を行う（ステップＳ０６）。ステップＳ０６では、図９に示すように、加熱加圧ヘッド１６に吸着したはんだバンプ付き回路部材２１Ａをステージ１２上の回路部材３１に向かって下降させ、はんだバンプ付き回路部材２１Ａの電極２２と回路部材３１の電極３２とではんだバンプＳ２を挟み込み、加熱加圧ヘッド１６をはんだ粒子Ｓ１の融点以上の温度（例えば１３０℃～２６０℃程度）に加熱することにより、電極２２，３２間ではんだバンプＳ２を溶融させてもよい。また、加熱加圧ヘッド１６をはんだ粒子Ｓ１の融点以上の温度（例えば１３０℃～２６０℃程度）に加熱した後、はんだバンプ付き回路部材２１Ａの電極２２と回路部材３１の電極３２とではんだバンプＳ２を挟み込むことにより、電極２２，３２間ではんだバンプＳ２を溶融させてもよい。加熱加圧ヘッド１６による回路部材２１及び回路部材３１への加圧力は、ステップＳ０３で用いた加圧力と同等とすることができる。

　その後、加熱加圧ヘッド１６による加熱及び加圧を停止し、回路部材２１を吸着せずに加熱加圧ヘッド１６を上昇させる。この状態で回路部材２１の電極２２、回路部材３１の電極３２、及び電極２２，３２間のはんだバンプＳ２を冷却する。これにより、電極２２，３２とはんだバンプＳ２とが固着し、回路部材２１，３１同士が電気的に接続される。回路部材２１，３１同士の電気的な接続により、図３に示した接続構造体４１が得られる。最後に、得られた接続構造体４１を加熱加圧ヘッド１６に吸着させて所定の載置領域に移送し、処理を完了する（ステップＳ０７）。

　ステップＳ０６においても、はんだバンプＳ２及び電極２２，３２の少なくとも一つを還元雰囲気に晒す工程を更に備えていてもよい。還元雰囲気の形成には、ステップＳ０３と同様に、例えば水素ガス、水素ラジカル、ギ酸ガスなどを用いることができる。炉としては、ステップＳ０３と同様に、水素還元炉、水素リフロー炉、水素ラジカル炉、ギ酸炉、これらの真空炉、連続炉、コンベアー炉などを用いることができる。

　還元雰囲気を形成する方法としては、還元作用がある材料を利用することもできる。例えばフラックス材料又はフラックス成分を含有する材料をはんだバンプＳ２及び電極２２，３２の近傍に配置することができる。フラックス材料及びフラックス成分を含有する材料には、これらの材料を含有するペースト、フィルムなどを用いることができる。フラックス成分を含有するペースト及びフィルムは、熱硬化性材料を含有していてもよい。これにより、はんだバンプＳ２の溶解と同時に熱硬化性成分が硬化し、回路部材２１，３１同士を固定することができる。熱硬化性材料の硬化は、はんだバンプＳ２の溶解加熱とは別に、後工程で再度加熱することによって実施してもよい。
［本開示の作用効果］

　以上説明したように、はんだバンプ形成用部材１では、複数の凹部３にはんだ粒子Ｓ１を保持し、転写対象となる電極２２と共に熱及び圧力を付加することで、電極２２上にはんだバンプＳ２を形成できる。はんだバンプ形成用部材１では、第１面２ａを含む凹部３の構成部分が、はんだ粒子Ｓ１の融点において変形可能な変形部６によって形成されている。これにより、電極２２を第１面２ａ側に押し当てて熱を付加した際に変形部６が変形し、凹部３に保持されたはんだ粒子Ｓ１を電極２２側に露出させることができる。したがって、はんだバンプ形成用部材１では、はんだ粒子Ｓ１の形状を揃えずとも電極２２へのはんだ粒子Ｓ１の転写の確実性を担保できる。

　本実施形態では、電極２２を押し当てて熱を付加することで変形部６が圧縮方向に変形し、回路部材２１の電極２２が凹部３内に進入した状態ではんだ粒子Ｓ１と接触する。これにより、電極２２に形成されたはんだバンプＳ２の高さを一定の範囲に揃えることができる。電極２２上のはんだバンプＳ２の高さを揃えることにより、接続構造体４１の形成の際の電極２２，３２間の導通信頼性を高めることが可能となる。

　本実施形態では、はんだ粒子Ｓ１の融点における体積弾性率が０．５ＧＰａ以上５ＧＰａ以下の弾性体９によって変形部６が構成されている。変形部６の体積弾性率を５ＧＰａ以下とすることで、電極２２を第１面２ａ側に押し当てて熱を付加した際に、変形部６が十分に変形し、凹部３に保持されたはんだ粒子Ｓ１をより確実に電極側に露出させることができる。一方、変形部６の体積弾性率を０．５ＧＰａ以上とすることで、凹部３の保形性を維持することができ、転写中のはんだ粒子Ｓ１の保持性能を担保できる。これにより、電極２２上の狙いの位置にはんだ粒子Ｓ１を精度良く形成することが可能となる。また、変形部６を弾性体９で構成する場合、電極２２へのはんだ粒子Ｓ１の転写を行った後、変形部６を元の形状に復帰させることが可能となる。これにより、はんだバンプ形成用部材１を再利用することができる。

　本実施形態では、変形部６は、第１面２ａから凹部３の深さ方向に、当該凹部３の深さの１／２以上の厚さで設けられている。変形部６を一定の厚さで設けることで、電極２２を第１面２ａ側に押し当てて熱を付加した際の変形部６の変形量を十分に確保できる。したがって、はんだ粒子Ｓ１の形状を揃えない場合であっても、凹部３に保持されたはんだ粒子Ｓ１をより確実に電極側に露出させることができ、電極へのはんだ粒子の転写の確実性を担保できる。

　本実施形態では、本体部２の第２面２ｂ側に、はんだ粒子Ｓ１の融点において変形部６よりも高い体積弾性率を有する基体部７が設けられている。このため、はんだバンプ形成用部材１の保形性を好適に維持することができ、転写中のはんだ粒子Ｓ１の保持性能をより確実に担保できる。

　本実施形態では、複数の凹部３のそれぞれにはんだ粒子Ｓ１が単体で配置されている。これにより、比較的大きな粒径のはんだ粒子Ｓ１を一定の確実性をもって電極２２に転写できる。

　本実施形態では、本体部２の第１面２ａ側にアライメントマーク４が設けられている。これにより、凹部３に保持されたはんだ粒子Ｓ１と電極２２との位置合わせが容易となる。したがって、電極２２上の狙いの位置にはんだ粒子Ｓ１を一層精度良く形成することができる。
［変形例］

　本開示は、上記実施形態に限られるものではない。例えば図１の例では、変形部６が第１面２ａから第２面２ｂ側に向かって凹部３の深さに対応する厚さで設けられているが、変形部６の厚さは、これに限られるものではない。例えば図１０（ａ）に示すはんだバンプ形成用部材１Ａのように、変形部６の厚さＴが凹部３の深さＤよりも小さくなっていてもよい。この場合、隣り合う凹部３，３を隔てる隔壁部８の第１面２ａ側のみが変形部６で構成される。したがって、凹部３の内壁面３ａの第１面２ａ側が変形部６で構成される一方、凹部３の内壁面３ａの第２面２ｂ側及び凹部３の底面３ｂが基体部７で構成される。

　図１０（ａ）の例のように、変形部６の厚さＴを凹部３の深さＤより小さくする場合、凹部３に保持されるはんだ粒子Ｓ１は、変形部６と基体部７との界面よりも第１面２ａ側に突出していてもよい。すなわち、はんだ粒子Ｓ１の高さＨは、凹部３の深さＤ及び変形部６の厚さＴに対して、Ｈ＞Ｄ－Ｔを満たしていてもよい。こうすることで、変形部６の変形の際のはんだ粒子Ｓ１と電極２２との確実な接触を担保できる。

　また、変形部６の変形量を十分に確保する観点から、変形部６の厚さＴを凹部３の深さＤより小さくする場合でも、変形部６は、第１面２ａから凹部３の深さ方向に、当該凹部３の深さＤの１／２以上の厚さで設けられていてもよい。この場合、変形部６は、第１面２ａから凹部３の深さ方向に、当該凹部３の深さＤの３／５以上の厚さで設けられていてもよく、４／５以上の厚さで設けられていてもよい。

　また、例えば図１０（ｂ）に示すはんだバンプ形成用部材１Ｂのように、変形部６の厚さＴが凹部３の深さＤよりも大きくなっていてもよい。この場合、隣り合う凹部３，３を隔てる隔壁部８の全体が変形部６となり、凹部３の内壁面３ａ及び底面３ｂのいずれもが変形部６で構成される。変形部６と基体部７との界面は、凹部３の底面３ｂと第２面２ｂとの間の任意の位置で設定することができる。例えば図１０（ｃ）に示すはんだバンプ形成用部材１Ｃのように、基体部７を設けず、本体部２の全体を変形部６によって構成してもよい。

　上記実施形態では、全てのはんだ粒子Ｓ１が凹部３の開口面よりも外側には突出しない状態となっているが、本開示は、凹部３内のはんだ粒子Ｓ１の高さを揃えずとも電極２２へのはんだ粒子Ｓ１の転写の確実性を発揮させるものであるため、一部又は全てのはんだ粒子Ｓ１が凹部３の開口面よりも外側に突出した状態となっていてもよい。すなわち、図１１（ａ）に示すように、一部又は全てのはんだ粒子Ｓ１の高さＨが、凹部３の深さＤに対して、Ｈ＞Ｄを満たすものであってもよい。

　上記実施形態では、複数の凹部３のそれぞれにはんだ粒子Ｓ１が単体で配置されている構成を例示したが、複数の凹部３のそれぞれにはんだ粒子Ｓ１が複数配置されていてもよい。この場合、例えば図１１（ｂ）に示すように、図１の例よりも平均粒子径の小さいはんだ粒子Ｓ１が凹部３内に複数配置されていてもよい。この場合、凹部３内に保持されるはんだ粒子Ｓ１の体積を調整し易くなり、電極２２に形成されるはんだバンプＳ２の大きさや高さを一定の範囲に揃えることが容易となる。また、電極２２とはんだ粒子Ｓ１とが接触する確率を高めることができ、電極２２上へのはんだバンプＳ２の形成をより確実に実施できる。

　はんだ粒子Ｓ１を凹部３内に複数配置する場合でも、はんだ粒子Ｓ１と隔壁部８との間に働く力（例えばファンデルワールス力のような分子間力）は、はんだ粒子Ｓ１に働く重力に比べて大きいものと考えられる。したがって、凹部３を下方に向けた姿勢とした場合でも、はんだ粒子Ｓ１は、凹部３内に留まり得る。はんだ粒子Ｓ１の外表面に平坦部分があり、当該平坦部分が凹部３の内壁面３ａ或いは底面３ｂに接する場合には、凹部３からのはんだ粒子Ｓ１の脱落をより好適に防止できる。

　１，１Ａ～１Ｃ…はんだバンプ形成用部材、２…本体部、２ａ…第１面、２ｂ…第２面、３…凹部、４…アライメントマーク、６…変形部、７…基体部、９…弾性体、２１…回路部材、２２…電極、Ｓ１…はんだ粒子、Ｓ２…はんだバンプ。

Claims (6)

1. 　回路部材の電極へのはんだバンプの形成に用いられるはんだバンプ形成用部材であって、
   　第１面及び前記第１面と反対側の第２面を有する本体部を備え、
   　前記本体部において、
   　前記第１面側には、はんだ粒子が保持される複数の凹部が設けられ、
   　前記第１面を含む前記凹部の構成部分は、前記はんだ粒子の融点において変形可能な変形部を有しているはんだバンプ形成用部材。
2. 　前記変形部は、前記第１面から前記凹部の深さ方向に、当該凹部の深さの１／２以上の厚さで設けられている請求項１記載のはんだバンプ形成用部材。
3. 　前記本体部の前記第２面側には、前記はんだ粒子の融点において前記変形部よりも高い体積弾性率を有する基体部が設けられている請求項１又は２記載のはんだバンプ形成用部材。
4. 　前記複数の凹部のそれぞれに前記はんだ粒子が単体で配置されている請求項３記載のはんだバンプ形成用部材。
5. 　前記複数の凹部のそれぞれに前記はんだ粒子が複数配置されている請求項３記載のはんだバンプ形成用部材。
6. 　前記本体部の前記第１面側には、アライメントマークが設けられている請求項１～５のいずれか一項記載のはんだバンプ形成用部材。

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