JP4773497B2 - マスキング材料、マスキング材料を用いたはんだペーストの印刷方法及びはんだバンプ形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板に形成された電極にはんだペーストを印刷する際に用いるマスキング材料及び該マスキング材料を用いたはんだペーストの印刷方法に関するものであり、特に、ビヒクルとナノシリカとを含有するマスキング材料及び該マスキング材料を用いたはんだペーストの印刷方法に関する。

電子機器の小型化、高機能化が進むにつれて、基板上の電子部品の小型化や高密度実装の要請が高まっている。かかる要請に対応するために、電極上にはんだバンプを形成し、このはんだバンプを利用して実装基板と電子部品を接続するフリップチップ実装法が広く利用されている。従来のはんだバンプの形成方法には、例えば、はんだ粉末とビヒクルとを混合したはんだペーストを、基板上に配列された電極パターンに従った開口部を有する印刷用メタルマスクを用いて印刷転写し、これをリフロー炉で加熱して、はんだペーストを溶融させた後、ビヒクル残渣を洗浄するという工法がある。しかし、印刷法では、メタルマスクの厚みと開口部の比に制約があることから、電極に供給できるはんだ量が十分ではなく、はんだバンプの量的不良が生じて接続信頼性が低いという問題がある。また、はんだペーストの加熱溶融時に、はんだペーストが電極領域の外側ににじみ出て、電極のはんだ量がさらに少なくなり、接続信頼性が一層低下するという問題がある。

そこで、基板上のはんだペースト供給部の周囲に感光性樹脂を設けて、はんだペーストが電極領域からにじみ出るのを防止して、はんだバンプの不良発生を抑えることも行われている。しかし、はんだバンプ形成後に基板から感光性樹脂を剥離する作業が煩雑であるという問題がある。また、この感光性樹脂に代えて、洗浄による除去が容易であることから、はんだペースト用ビヒクルを用いることも試みられているが、はんだペーストの加熱溶融工程で、加熱硬化するビヒクルの形状がだれてしまい、ビヒクルのマスキングパターン精度が劣るという問題がある。

このようなことから、特許文献１では、まず、ダミーチップにはんだパンプを形成し、はんだバンプの良否状態を検査してから、良品に形成されているはんだバンプのみを実際のチップに転写させることが開示されている。しかし、特許文献１のはんだバンプ形成方法は、検査工程、転写工程と工程が多く、生産性に劣る。
特願平１０−９９２５９

本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、加熱ダレを防止してマスキングパターンの精度を向上させ、また、はんだペーストの転写量を多くすることができ、さらに、加熱硬化後の洗浄性に優れたマスキング材料、該マスキング材料を用いたはんだペーストの印刷方法及びはんだバンプ形成方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、基板に形成された電極にはんだペーストを印刷するために用いるマスキング材料であって、前記はんだペーストに用いるビヒクルと主成分が同じであるビヒクルと、無機質の粉体と、を含有し、前記はんだペーストのビヒクルの残渣とともに洗浄除去できるマスキング材料である。マスキング材料にビヒクル単体を使用すると、マスキング材料の加熱硬化工程及びはんだ粉を加熱溶融させる工程において、マスクの形状がだれて、印刷前よりもマスクの幅が広がってしまう、いわゆる加熱ダレが生じるが、ビヒクルに無機粉体を添加することによりマスクの加熱ダレを防止できる。ここで、「マスキング材料」とは、基板にはんだペーストを所定のパターンで印刷転写するためのマスクに用いる材料を意味する。

本発明の第２の態様は、前記無機質の粉体が、親水性ナノシリカであることを特徴とするマスキング材料である。

本発明の第３の態様は、前記無機質の粉体の含有量が、２質量％以上１５質量％以下であることを特徴とするマスキング材料である。

本発明の第４の態様は、粘度が５Pa・s以上１０００Pa・s以下であることを特徴とするマスキング材料である。この「粘度」は、室温における粘度である。

本発明の第５の態様は、基板上の電極が設けられていない領域に、はんだペーストに用いるビヒクルと主成分が同じであるビヒクルと、無機質の粉体と、を含有し、前記はんだペーストのビヒクルの残渣とともに洗浄除去できるマスキング材料を供給する工程と、前記マスキング材料を加熱硬化する工程と、前記電極が設けられていない領域に隣接する電極が設けられている領域に、はんだ粉と前記ビヒクルを含有したはんだペーストを供給する工程と、を備えたことを特徴とするマスキング材料を用いたはんだペーストの印刷方法である。「電極が設けられていない領域」とは、基板上に配置された電極と電極との間の領域のことである。

本発明の第６の態様は、基板上の所定部位に形成された電極配列領域の周囲に、はんだペーストに用いるビヒクルと主成分が同じであるビヒクルと、無機質の粉体と、を含有し、前記はんだペーストのビヒクルの残渣とともに洗浄除去できるマスキング材料を供給する工程と、前記マスキング材料を加熱硬化する工程と、前記電極配列領域に、はんだ粉と前記ビヒクルを含有したはんだペーストを供給する工程と、を備えたことを特徴とするマスキング材料を用いたはんだペーストの印刷方法である。ここで、「基板上の所定部位」とは、ダイシング後の基板表面の外縁部や基板表面の中央部などのことである。また、「電極配列領域」とは、複数個の電極が所定の間隔で配列されている領域をいう。

本発明の第７の態様は、基板上に形成されたアラインメントマーク部に、はんだペーストに用いるビヒクルと主成分が同じであるビヒクルと、無機質の粉体と、を含有し、前記はんだペーストのビヒクルの残渣とともに洗浄除去できるマスキング材料を供給する工程と、前記マスキング材料を加熱硬化する工程と、基板上の所定部位に形成された電極配列領域に、はんだ粉と前記ビヒクルを含有したはんだペーストを供給する工程と、を備えたことを特徴とするマスキング材料を用いたはんだペーストの印刷方法である。アラインメントマークとは基板に実装される半導体素子との位置合わせ用の印である。

本発明の第８の態様は、前記マスキング材料を、基板上に形成されたアラインメントマーク部にさらに供給することを特徴とする請求項６に記載のマスキング材料を用いたはんだペーストの印刷方法である。

本発明の第９の態様は、前記無機質の粉体が、親水性ナノシリカであることを特徴とするマスキング材料を用いたはんだペーストの印刷方法である。

本発明の第１０の態様は、前記無機質の粉体の含有量が、２質量％以上１５質量％以下であることを特徴とするマスキング材料を用いたはんだペーストの印刷方法である。

本発明の第１１の態様は、前記マスキング材料の粘度が５Pa・s以上１０００Pa・s以下であることを特徴とするマスキング材料を用いたはんだペーストの印刷方法である。この「粘度」は、室温における粘度である。

本発明の第１２の態様は、前記基板が、樹脂基板または半導体ウエハであることを特徴とするマスキング材料を用いたはんだペーストの印刷方法である。

本発明の第１３の態様は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のビヒクルを含有したマスキング材料を、基板に形成された電極上以外の所定部位に供給して、前記マスキング材料を加熱硬化する工程と、前記電極上にビヒクルを含有したはんだペーストを供給して加熱溶融する工程と、前記はんだペーストのビヒクル残渣とともに前記マスキング材料を洗浄する工程と、を備えたことを特徴とするはんだバンプ形成方法である。

本発明の第１、５、６、７の態様によれば、マスキング材料にビヒクルを使用しているので、はんだ粉の加熱溶融工程の後に行うビヒクル残渣の洗浄工程にて、マスキング材料も一緒に除去でき、生産効率が向上する。マスキング材料であるビヒクルに無機質の粉体が含有していると、マスキング材料の加熱硬化工程及びはんだ粉の加熱溶融工程において、マスクの形状がだれるのを抑えられるので、マスクのパターニング精度が向上する。さらに、基板上にマスキング材料を重ね印刷することにより、マスキング材料の転写量を増やしてマスクの膜厚を厚くすることができるので、メタルマスクよりも電極上におけるはんだペーストの供給量を増やすことができ、接続信頼性が向上する。

本発明の第１、６の態様によれば、マスキング材料の加熱硬化工程及びはんだ粉の加熱溶融工程において、マスクの形状がだれるのを抑えられるので、マスクが基板に配置された電極に接するのを防止できる。さらに、マスクの加熱ダレによるマスクの膜厚低減が防止できるので、はんだペーストがマスクを超えて余分な部分に流れるのを回避し、また、マスク近傍の電極のはんだ量が低下するのを防ぐことができる。

本発明の第７、８の態様によれば、電極と同じ材料からなるアラインメントマーク部にマスキング材料が供給されるので、その後のはんだ粉の加熱溶融の際、はんだペーストのアラインメントマーク部への拡散が起こらず、アラインメントマーク部に隣接する電極のはんだが不足する現象を防止できる。

本発明の第２、９の態様によれば、親水性ナノシリカを用いることにより、マスキング材料の加熱硬化工程及びはんだ粉の加熱溶融工程におけるマスクの加熱ダレを防止する効果が特に向上する。また、親水性ナノシリカは市販されており、ナノシリカ粒子の表面処理等、特別な処理を施さなくても使用できるので、マスキング材料の製造が容易である。

本発明の第３、１０の態様によれば、無機粉体の含有量を２〜１５質量％とすることで、加熱ダレ抑制効果を有しつつ、マスキング材料の粘度を基板上への印刷転写に適した範囲に抑えることができるので、生産効率が向上する。また、マスキング材料の加熱硬化工程及びはんだ粉の加熱溶融工程におけるマスクの加熱ダレ抑制効果にムラが発生するのを防止できるので、マスキングパターンの精度が向上する。

本発明の第４、１１の態様によれば、マスキング材料の粘度が５Pa・s以上１０００Pa・s以下なので、基板上へのマスキング材料の印刷転写に適した粘度であり、生産効率が向上する。

本発明の第１２の態様によれば、前記基板が、樹脂基板または半導体ウエハなので、樹脂基板の場合には、インターポーザ基板（再配線基板）に広く利用でき、半導体ウエハの場合には、半導体チップを高密度に実装するウエハに適用できるので、適用範囲が広い。

本発明の第１３の態様によれば、はんだペーストのビヒクル残渣とともに前記マスキング材料を洗浄することができるので、はんだバンプ形成の効率が向上する。

次に、本発明の実施形態例に係るマスキング材料を説明し、さらに、このマスキング材料を用いたはんだペーストの印刷方法の実施形態例を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態例であるマスキング材料を用いたはんだ印刷方法のうち、印刷用マスクを用いて基板にマスキング材料を供給した態様を示す概略図である。図２は、本発明の第１の実施形態例であるマスキング材料を用いたはんだ印刷方法のうち、マスクキング材料の供給後に、印刷用マスクを用いて基板上の電極にはんだペーストを供給した態様を示す概略図である。図３は、本発明の第１の実施形態例であるマスキング材料を用いたはんだ印刷方法を用いて作製した、はんだバンプが形成された基板の概略図である。図４は、本発明に係るマスキング材料を用いたはんだ印刷方法の第２の実施形態例の概略図である。図５は、図４のa−a´線断面図である。図６は、本発明に係るマスキング材料を用いたはんだ印刷方法の第３の実施形態例の概略図である。図７は、本発明に係るマスキング材料を用いたはんだ印刷方法の第４の実施形態例の概略図である。図８は、はんだバンプ形成方法のフローチャートである。

まず、本発明の実施形態例に係るマスキング材料について説明する。前記マスキング材料の主成分は、はんだペースト用ビヒクルと親水性のナノシリカである。

前記マスキング材料を構成するはんだペースト用ビヒクルは、はんだペーストに粘着性等を持たせるためのものであり、従来からはんだペースト用ビヒクルとして使用されているビヒクルをそのまま使用すればよい。はんだペースト用ビヒクルは、ロジンやその誘導体及び樹脂を主成分とするものであり、必要に応じて、有機酸、チクソ剤、耐酸化剤、ハロゲンやアミンといった活性剤、粘度調整剤である溶剤などを添加することもできる。

本発明の実施形態例では、はんだペースト用ビヒクルに、無機質の粉体、例えば、親水性ナノシリカが含まれていることに特徴があるマスキング材料である。ビヒクル単体のマスキング材料からなるマスクを用いると、マスキング材料の加熱硬化工程及びはんだ粉の加熱溶融工程で、マスクの形状がだれてしまうが、ビヒクルに親水性ナノシリカを添加したマスキング材料にてマスクを作成すると、マスクの形状がだれるのを防止できる。

前記親水性ナノシリカの粒子径は特に限定されないが、分散性の点から５nm以上が好ましく、加熱ダレを抑える点から５００nm以下が好ましい。入手容易性の点から市販品として広く流通している５nm以上５０nm以下の粒径が、特に好ましい。

マスキング材料中の親水性ナノシリカの含有量は、加熱ダレ抑制効果を発揮させる点から２質量％以上が好ましく、特に、マスク全域に加熱ダレ抑制効果を確実に生じさせる点から４質量％以上が好ましい。２質量％未満では加熱ダレ抑制効果にムラがあり、マスクに加熱ダレが生じる部位と加熱ダレが生じない部位があるので、マスクのパターニング精度が低下する。一方、親水性ナノシリカの添加量が増えるとマスキング材料の粘度が上昇していく傾向があるが、親水性ナノシリカの含有量が１０質量％を超えるとマスキング材料の粘度が急上昇する。このようなことから、親水性ナノシリカの含有量は、マスクを基板上に印刷転写できる程度にマスキング材料の粘度を抑える点から１５質量％以下が好ましく、特に、マスキング材料の粘度の急激な上昇を抑える点から１０質量％以下が好ましい。

マスキング材料の室温における粘度は、良好な印刷性を確保できる範囲であれば特に限定されないが、印刷にじみの発生を防止する点から５０Pa・s以上が好ましく、特に、９０Pa・s以上が好ましい。また、印刷方向にスジが発生するのを防止する点から１０００Pa・s以下が好ましく、特に、スクリーン印刷時のメッシュ痕の発生を防止する点から９００Pa・s以下が好ましい。また、ディスペンスを用いてマスキング材料を塗布する場合には、５〜２００Pa・sが好ましい。ディスペンスはスクリーン印刷とは異なり印刷にじみが発生しないので、マスキング材料の室温における粘度は、５Pa・s以上が適当となる。マスキング材料に使用するビヒクルの室温における粘度は、マスキング材料が上記粘度の範囲内となるものであればよいので、親水性ナノシリカの添加量に応じてビヒクルの組成を適宜選択すればよい。

上記実施形態例では、無機質の粉体に親水性ナノシリカを用いているが、親水性ナノシリカに限られず、例えば、アルミナ粉、タルク、無機酸塩、金属酸化物などであってもよい。また、特に、粒径が５〜５０nmの場合には、乾式・湿式法で製造でき、かつ凝集度合いが緩やかなものか、またはナノ金属粒子であればよい。

次に、本発明のマスキング材料を用いたはんだペーストの印刷方法について、図面を参照しながら具体的に説明する。

まず、本発明に係るマスキング材料を用いたはんだ印刷方法の第１の実施形態例を図１〜３を用いて説明する。図１に示すように、電極３の間にソルダーレジスト６を塗布した樹脂基板１上に、マスキング材料印刷用のマスクを用いて、ペースト状のマスキング材料２を、例えば電極表面から４０μｍの厚さに印刷転写して供給する。マスキング材料２の供給部位は、ソルダーレジスト６が塗布されている各電極３の間の隙間である。

このとき、マスキング材料２は、上記した通りの構成を有するものであれば特に限定されないが、この実施形態例では、ロジンを主成分とするはんだペースト用ビヒクルに、親水性ナノシリカ５質量％を添加した、粘度３３１Pa・sのマスキング材料２を使用している。また、電極３の間の隙間に形成するマスクを高くすることで、次工程で供給するはんだペースト５の量を増やしたい場合には、適宜マスキング材料２を重ね印刷すればよい。電極３へのはんだペースト５の供給量を増やすことで、接続信頼性を高めることができる。

マスキング材料２は、印刷後に数分間加熱して硬化させる。マスキング材料２には親水性ナノシリカが添加されているので、印刷したマスキング材料２の形状がだれるのを抑えることができる。加熱温度は、１００〜２５０℃であり、１５０〜１８０℃が好ましい。

次に、図２に示すように、はんだペースト５を、電極３上に、例えば、電極表面から６０μｍの厚さで印刷転写して供給する。はんだペースト５は、従来一般に使用されるものでよいが、この実施形態例のはんだペースト５は、３０質量％のはんだ粉と、残部がロジンを主成分とするビヒクルとからなり、このビヒクルは上記マスキング材料２で使用するものと主成分が同じである。印刷方法は特に限定されないが、ここでは前記マスキング材料印刷用のマスクとは別の印刷用マスクを用いている。

図３に、はんだペースト５を溶融加熱させた後、ビヒクル洗浄した樹脂基板１の概略図を示す。図３に示すとおり、各電極３上には、ほぼ同じ大きさのはんだバンプ７が形成される。電極３上にはんだバンプ７を形成させるために、マスキング材料２とはんだペースト５とを供給した樹脂基板１を加熱処理（例えば、リフロー炉を用いた加熱処理）しても、マスキング材料２に親水性ナノシリカが添加されているので、加熱硬化したマスク形状がだれるのを抑えることができる。従って、マスクが隣接する電極３に接触するのを防止できるので、マスキングパターンの精度が向上する。また、はんだペースト５の電極３からのはみ出しを防止できるので、各電極３には、ほぼ等量のはんだバンプ７を搭載することができる。

また、マスキング材料２のビヒクルとはんだペースト５のビヒクルとは、その主成分は共通しているので、はんだバンプ形成後に、はんだペースト５に含まれていたビヒクルの残渣を溶剤で洗浄する際に、マスクも一緒に洗浄除去できる。

上記第１の実施形態例では、電極３の配列領域は特に限定されず、樹脂基板１表面の外縁部、中央部等どこであってもよく、樹脂基板１の全面に配列されていてもよい。また、上記第１の実施形態例では、樹脂基板を用いたが、半導体ウエハなど他の基板でもよい。

次に、本発明に係るマスキング材料を用いたはんだ印刷方法の第２の実施形態例を図４〜５を用いて説明する。図４は、本発明に係るマスキング材料を用いたはんだ印刷方法の第２の実施形態例を示す概略図である。図４に示すように、四角形のベリフェラル状のチップ１１の外縁部には、各辺に電極配列領域４があり、中央部は電極３が配置されていない領域となっている。また、４つの角部の一部には、アラインメントマーク８を設けている。

まず、マスキング材料印刷用のマスクを用いて、ペースト状のマスキング材料２を、このベリフェラル状のチップ１１の電極配列領域４の外周を囲む領域及びアラインメントマーク８の部位に印刷転写する。マスキング材料２は、上記した通りの構成を有するものであれば特に限定されないが、この実施形態例では、ロジンを主成分とするはんだペースト用ビヒクルに、親水性ナノシリカ５質量％を添加した、粘度３３１Pa・sのマスキング材料２を使用している。また、ベリフェラル状のチップ１１に形成させるマスクを高くして、次工程で供給するはんだペースト量を増やしたい場合には、マスキング材料２の加熱硬化後、さらにマスキング材料２を重ね印刷すればよい。電極３へのはんだペースト５の供給量を増やすことで、接続信頼性を高めることができる。

印刷したマスキング材料２は、数分間加熱して硬化させる。マスキング材料２には親水性ナノシリカが添加されているので、印刷したマスキング材料２の形状がだれるのを抑えることができる。加熱温度は、１００〜２５０℃であり、１５０〜１８０℃が好ましい。

次に、電極配列領域４に、はんだペースト５を、例えば、電極から６０μｍの厚さで印刷転写して供給する。このとき、硬化させたマスキング材料の上にスクリーンマスクを載せてはんだペースト５の印刷を行うため、供給されるはんだペースト５は、スクリーンマスクの厚み分だけマスキング材料２より厚くなっている。はんだペースト５は、従来一般に使用されるものでよいが、この実施形態例のはんだペースト５は、３０質量％のはんだ粉と、残部がロジンを主成分とするビヒクルとからなり、このビヒクルは上記マスキング材料２で使用するものと主成分が同じである。印刷方法は特に限定されないが、ここではシルクマスクを用いたスクリーン印刷を用いている。

図５は、第２の実施形態例を断面から示した概略図である。図５に示すように、マスキング材料２は、電極配列領域４を囲むように配置され、電極配列領域４にははんだペースト５が印刷転写されている。マスキング材料２が、電極配列領域４を囲んでいるので、はんだペースト５を溶融加熱させる際に、はんだペースト５が電極配列領域４からはみ出るのを防止できる。従って、マスキング材料２は、電極３のはんだバンプの容量が不足するのを抑えることができる。

次に、はんだペースト５を溶融加熱させた後、ビヒクル洗浄すると、第１の実施形態例と同様に、各電極３上には、ほぼ同じ大きさのはんだバンプ７が形成される。電極３上にはんだバンプ７を形成させるために、マスキング材料２とはんだペースト５とを供給したベリフェラル状のチップ１１を加熱処理（例えば、リフロー炉を用いた加熱処理）しても、マスキング材料２に親水性ナノシリカが添加されているので、加熱硬化したマスク形状がだれるのを抑えることができる。従って、加熱硬化したマスクが隣接する電極３に接触したり、加熱硬化して形状がだれたマスクをはんだペースト５が超えて電極配列領域４からはみ出ることを防止できるので、各電極３には、ほぼ等量のはんだバンプ７を搭載することができる。

また、マスキング材料２のビヒクルとはんだペースト５のビヒクルとは、その主成分は共通しているので、はんだバンプ形成後に、はんだペースト５に含まれていたビヒクルの残渣を溶剤で洗浄する際に、マスクも一緒に洗浄除去できる。

上記第２の実施形態例では、電極３はベリフェラル状のチップ１１の外縁部の各辺に配列されているが、電極３の位置はこれに限定されず、ベリフェラル状のチップ１１のどこであってもよい。この場合にも、電極配列領域４の周囲に、マスキング材料２を印刷転写する。また、電極３の配列が一部分途切れている場合のように、電極配列領域４の一部にマスクしたい領域があるときには、はんだペースト供給部４の周囲とは別に、当該部分にもマスキング材料２を供給してもよい。

また、上記第２の実施形態例では、ベリフェラル状のチップ１１を用いたが、半導体ウエハなど他の基板でもよい。上記第２の実施形態例では、ベリフェラル状のチップ１１は四角形であるが、形状は特に限定されず、また、電極３の形状は、長方形でも円形でも、またその他の形状でもよい。

次に、本発明に係るマスキング材料を用いたはんだ印刷方法の第３の実施形態例を図６を用いて説明する。第３の実施形態例は、電極配列領域４の位置及びマスキング材料２の供給位置の点において、第２の実施形態例と相違する。第３の実施形態例では、図６に示すように、各辺に電極配列領域４があり中央部は電極３が配置されていない領域となっている代わりに、四角形のエリアアレイ状のチップ２１の略全面が、電極配列領域４となっている。また、４つの角部の一部には、アラインメントマーク８を設けている。

第３の実施形態例では、マスキング材料印刷用のマスクを用いて、ペースト状のマスキング材料２を、このエリアアレイ状のチップ２１のアラインメントマーク８の部位に印刷転写する。マスキング材料２は、第２の実施形態例と同じものを使用している。また、エリアアレイ状のチップ２１に形成させるマスクを高くして、次工程で供給するはんだペースト量を増やしたい場合には、マスキング材料２の加熱硬化後、さらにマスキング材料２を重ね印刷すればよい。電極３へのはんだペースト５の供給量を増やすことで、接続信頼性を高めることができる。

次に、電極配列領域４に、はんだペースト５を、例えば、電極から６０μｍの厚さで印刷転写して供給する。このとき、硬化させたマスキング材料の上にスクリーンマスクを載せてはんだペースト５の印刷を行うため、供給されるはんだペースト５は、スクリーンマスクの厚み分だけマスキング材料２より厚くなっている。はんだペースト５は、第２の実施形態例と同じものである。印刷方法は特に限定されないが、ここではシルクマスクを用いたスクリーン印刷を用いている。

次に、本発明に係るマスキング材料を用いたはんだ印刷方法の第４の実施形態例を図７を用いて説明する。第４の実施形態例は、アラインメントマーク８の有無に係らず各角部にマスキング材料２を供給する点及び樹脂基板１の外縁部と中央部にソルダーレジスト６が設けられている点において、第３の実施形態例と相違する。図７に示すように、第４の実施形態例では、樹脂基板１の各辺に電極配列領域４が設けられている。また、４つの角部の一部には、アラインメントマーク８を設けている。

第４の実施形態例では、マスキング材料印刷用のマスクを用いて、ペースト状のマスキング材料２を、樹脂基板１の各角部に印刷転写する。マスキング材料２は、第２、３の実施形態例と同じものを使用している。また、樹脂基板１に形成させるマスクを高くして、次工程で供給するはんだペースト量を増やしたい場合には、マスキング材料２の加熱硬化後、さらにマスキング材料２を重ね印刷すればよい。電極３へのはんだペースト５の供給量を増やすことで、接続信頼性を高めることができる。

次に、電極配列領域４に、はんだペースト５を、例えば、電極から６０μｍの厚さで印刷転写して供給する。このとき、硬化させたマスキング材料の上にスクリーンマスクを載せてはんだペースト５の印刷を行うため、供給されるはんだペースト５は、スクリーンマスクの厚み分だけマスキング材料２より厚くなっている。はんだペースト５は、第２、３の実施形態例と同じものである。印刷方法は特に限定されないが、ここではシルクマスクを用いたスクリーン印刷を用いている。

上記、第３、４の実施形態例においても、第２の実施形態例と同様に、エリアアレイ状のチップ２１及び樹脂基板１の形状や、電極３の位置・形状は、特に限定されない。

次に、本発明のはんだバンプ形成方法について、図８のフローチャートを用いて説明する。図８に示すように、はんだバンプ形成方法の第１ステップは、マスキング材料塗布工程である。この工程は、基板上の電極の設けられていない所定領域にマスキング材料を供給するものであり、例えば、スクリーン印刷またはディスペンサにより行う。マスキング材料は、これまで詳述してきたとおり、はんだペーストに用いるビヒクルと、無機質の粉体、例えば親水性ナノシリカとを含有しているものである。第２ステップは、マスキング材料加熱硬化工程である。この工程は、第１ステップで供給したマスキング材料を硬化するものであり、硬化のための加熱条件は、１００〜２５０℃、数分間であり、好ましくは１５０℃、３分間である。

第３ステップは、はんだペースト材料塗布工程である。この工程は、電極の設けられた領域にはんだペーストを供給するものであり、例えば、スクリーン印刷またはディスペンサにより行う。また、このはんだペーストを構成するビヒクルは、マスキング材料に使用するビヒクルと同じものである。第４ステップは、はんだペースト材料溶融加熱工程である。この工程では、各種はんだペーストに適した加熱プロファイルにて、はんだ粉を溶融する。例えば、Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕはんだでは、１８０℃プリヒート‐２４０℃ピークプロファイルなどが用いられる。

第５ステップは、マスキング材料及びビヒクル残渣の洗浄工程である。この工程では、はんだペーストのビヒクル残渣とともにマスキング材料も一緒に洗浄することができる。この洗浄工程を経て、基板上のはんだバンプが完成する。この工程の洗浄方法は、特に限定されず、通常用いられているビヒクル洗浄方法であればよく、例えば、クリーンスルーを用いたスプレー洗浄などを用いる。

以下に、本発明に係るマスキング材料の加熱ダレ抑制効果について、実施例を示して説明する。

４inshミラーウエハに、３２５メッシュ‐φ１８‐乳剤厚１８μｍの印刷用マスクを使用してマスキング材料を印刷転写し、これを１５０℃のオーブンにて１８０秒加熱した。加熱後のマスキング材料の加熱ダレを測定することで、マスキング材料の加熱ダレ抑制効果を評価した。

前記マスキング材料は、ロジンを主成分としたビヒクルに無機粉体として親水性ナノシリカ Aerosil２００（比表面積 約２００ｍ²／ｇ、１次粒子径 １２nm）を所定量添加し、乳鉢で混錬して作製した。印刷機にはC.W.Priceを使用し、スキージ速度：１５ｍｍ／sec、押し込み量：１００μｍ、印圧：３０Psi、クリアランス：１．２ｍｍ、スキージ硬度：８０度（角スキージ）の印刷条件にて、マスキング材料をミラーウエハ上に、３００μｍの幅で印刷した。マスキング材料の加熱ダレ量は、印刷直後のマスキング材料の幅と加熱硬化後のマスキング材料の幅との差をそれぞれ計測することで測定した。通常の電極ピッチは１００μｍ以上であることから、加熱ダレ量が５０μｍ以下の場合に加熱ダレ抑制効果ありとした。

なお、ビヒクル粘度は、ビヒクルの溶剤含有量を変えることにより調整し、粘度の測定装置にはHTBブルックフィールド粘度計の少量サンプル用４号ローターを用い、回転数５ｒｐｍにて試料を３分間攪拌してからビヒクル粘度の測定を実施した。

表１に、ビヒクル粘度（Pa・ｓ）、親水性ナノシリカ添加量（質量％）、マスキング材料の加熱ダレ量（μm）の関係を示す。加熱ダレが不均一で測定できなかった材料及び印刷不良の材料は、NGとした。

表１の結果から、ビヒクル粘度に因らず、親水性ナノシリカの添加量が多くなるとマスキング材料の加熱ダレが抑制されることがわかる。特に、親水性ナノシリカの含有量が２〜１５質量％の場合には、良好な加熱ダレ抑制効果が見られた。しかし、親水性ナノシリカの添加量が２０質量％の場合には、親水性ナノシリカの過剰添加によりマスキング材料の粘度が高くなりすぎてペースト状ではなくなるので、被印刷転写物としては不適であった。また、親水性ナノシリカの添加量が１質量％の場合には、不均一な加熱ダレが生じ、顕著な加熱ダレ抑制効果は見られなかった。

次に、表２に、マスキング材料の粘度と印刷性との関係を示す。粘度の測定方法及び粘度の調製方法は、上記表１の場合と同様の方法で行い、印刷性は目視で観察して評価した。

表２の結果から、親水性ナノシリカを添加したマスキング材料の粘度が４５Pa・sの場合には、印刷にじみが発生し、被印刷転写物として不適であった。また、親水性ナノシリカを添加したマスキング材料の粘度が１４３５Pa・sの場合には、印刷方向にスジが発生し、被印刷転写物として不適であった。

次に、親水性ナノシリカ（Aerosil２００）と、疎水性ナノシリカ（Aerosil R９７４）及び疎水性ナノシリカ（DM‐２０S：粒子径約１０nm）との加熱ダレ抑制効果の比較試験を行った。試験結果を表３に示す。なお、シリカの添加量はいずれも４質量％とし、このときのマスキング材料の粘度は３００Pa・s程度とした。他の条件は、上記表１、２の場合と同様とした。

表３の結果から、疎水性ナノシリカには加熱ダレ抑制効果は見られなかったものの、親水性ナノシリカには加熱ダレ抑制効果があることがわかる。

本発明のマスキング材料及びはんだ印刷方法は、加熱硬化時の加熱ダレを抑え、また、ビヒクル残渣の洗浄工程において、マスクも一緒に洗浄除去できるので、電子部品を基板に実装する技術分野において利用価値が高い。

第１の実施形態例に係るはんだ印刷方法のうち、基板にマスクキング材料を供給した態様を示す概略図である。 第１の実施形態例に係るはんだ印刷方法のうち、基板上の電極にはんだペーストを供給した態様を示す概略図である。 第１の実施形態例であるはんだ印刷方法にて作製した、バンプが形成された基板の概略図である。 マスキング材料を用いたはんだ印刷方法の第２の実施形態例の概略図である。 図４のa−a´線断面図である。 マスキング材料を用いたはんだ印刷方法の第３の実施形態例の概略図である。 マスキング材料を用いたはんだ印刷方法の第４の実施形態例の概略図である。 はんだバンプ形成方法のフローチャートである。

符号の説明

１ 樹脂基板
２ マスキング材料
３ 電極
４ 電極配列領域
５ はんだペースト
６ ソルダーレジスト
７ はんだバンプ
８ アラインメントマーク

Claims (13)

1. 基板に形成された電極にはんだペーストを印刷するために用いるマスキング材料であって、
   前記はんだペーストに用いるビヒクルと主成分が同じであるビヒクルと、無機質の粉体と、を含有し、前記はんだペーストのビヒクルの残渣とともに洗浄除去できるマスキング材料。
2. 前記無機質の粉体が、親水性ナノシリカであることを特徴とする請求項１に記載のマスキング材料。
3. 前記無機質の粉体の含有量が、２質量％以上１５質量％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のマスキング材料
4. 粘度が５Pa・s以上１０００Pa・s以下であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のマスキング材料。
5. 基板上の電極が設けられていない領域に、はんだペーストに用いるビヒクルと主成分が同じであるビヒクルと、無機質の粉体と、を含有し、前記はんだペーストのビヒクルの残渣とともに洗浄除去できるマスキング材料を供給する工程と、
   前記マスキング材料を加熱硬化する工程と、
   前記電極が設けられていない領域に隣接する電極が設けられている領域に、はんだ粉と前記ビヒクルを含有したはんだペーストを供給する工程と、を備えたことを特徴とするマスキング材料を用いたはんだペーストの印刷方法。
6. 基板上の所定部位に形成された電極配列領域の周囲に、はんだペーストに用いるビヒクルと主成分が同じであるビヒクルと、無機質の粉体と、を含有し、前記はんだペーストのビヒクルの残渣とともに洗浄除去できるマスキング材料を供給する工程と、
   前記マスキング材料を加熱硬化する工程と、
   前記電極配列領域に、はんだ粉と前記ビヒクルを含有したはんだペーストを供給する工程と、を備えたことを特徴とするマスキング材料を用いたはんだペーストの印刷方法。
7. 基板上に形成されたアラインメントマーク部に、はんだペーストに用いるビヒクルと主成分が同じであるビヒクルと、無機質の粉体と、を含有し、前記はんだペーストのビヒクルの残渣とともに洗浄除去できるマスキング材料を供給する工程と、
   前記マスキング材料を加熱硬化する工程と、
   基板上の所定部位に形成された電極配列領域に、はんだ粉と前記ビヒクルを含有したはんだペーストを供給する工程と、を備えたことを特徴とするマスキング材料を用いたはんだペーストの印刷方法。
8. 前記マスキング材料を、基板上に形成されたアラインメントマーク部にさらに供給することを特徴とする請求項６に記載のマスキング材料を用いたはんだペーストの印刷方法。
9. 前記無機質の粉体が、親水性ナノシリカであることを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１項に記載のマスキング材料を用いたはんだペーストの印刷方法。
10. 前記無機質の粉体の含有量が、２質量％以上１５質量％以下であることを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１項に記載のマスキング材料を用いたはんだペーストの印刷方法。
11. 前記マスキング材料の粘度が５Pa・s以上１０００Pa・s以下であることを特徴とする請求項５ないし８のいずれか１項に記載のマスキング材料を用いたはんだペーストの印刷方法。
12. 前記基板が、樹脂基板または半導体ウエハであることを特徴とする請求項５ないし８のいずれか１項に記載のマスキング材料を用いたはんだペーストの印刷方法。
13. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載のビヒクルを含有したマスキング材料を、基板に形成された電極上以外の所定部位に供給して、前記マスキング材料を加熱硬化する工程と、
    前記電極上にビヒクルを含有したはんだペーストを供給して加熱溶融する工程と、
    前記はんだペーストのビヒクル残渣とともに前記マスキング材料を洗浄する工程と、を備えたことを特徴とするはんだバンプ形成方法。

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