回流膜、焊料凸块形成方法、焊料接合的形成方法以及半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种回流膜，其特征在于，其为包含能够溶解于溶剂的热塑性树脂和焊料粒子的膜，所述焊料粒子为分散在所述膜中的状态；还涉及一种焊料凸块形成方法，包含如下工序：(A)在基板的电极面侧放置所述回流膜的工序、(B)进一步放置并固定平板的工序、(C)加热工序、以及(D)溶解除去所述回流膜的工序。据此提供一种回流膜，使焊料成分通过自组织化偏集在基板的电极上，从而保存性、运输性、以及使用时的操作性优异，能够仅对电极选择性地形成焊料凸块或者焊料接合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】回流膜、焊料凸块形成方法、焊料接合的形成方法以及半导体装置
本专利技术涉及用于电子部件、配线板、基板、半导体芯片等的凸块形成等的回流膜、焊料凸块的形成方法、焊料接合的形成方法、以及通过它们形成的半导体装置。
技术介绍
作为将电子部件安装到电路基板等上的方法，例如，已知使用在基板的电极上形成的焊料凸块的方法。另外，在某基板上安装带焊料凸块的基板时，将带焊料凸块的基板的凸块装载在与连接的基板的电极相对的位置上，之后加热(回流)至大于或等于焊料凸块的熔融温度，从而能够对两基板的电极间进行焊料接合。在半导体封装中，根据电子设备的小型薄型化和多功能高性能化的要求，I/O电极(端子)数增加，电极(端子)间距离变短(窄间距化)。因此，半导体封装的形态，从QFP(四方扁平封装：QuadFlatPackage)那样的利用引线进行的连接变化到BGA(球栅阵列：BallGridArray)、CSP(芯片级封装：ChipScalePackage)那样的将凸块配置在芯片下部而连接的方式、即倒装芯片连接。在该连接方法中，在电路基板的电极上预先形成焊料凸块，将该焊料凸块接合在基板等的电路电极上。作为形成焊料凸块的方法，已知：将焊料球搭载在电子部件等的电路电极上的方法；通过金属掩模的通孔将包含焊料粒子的液状或者糊状的膏状焊料或者焊料糊印刷在电路基板的电极上的方法。在焊料球搭载法中，由于搭载预先准备的焊料球，因此通过使准备的焊料球大小变小、粒度分布变窄，能够形成所要求的凸块高度，能够将凸块高度偏差抑制为低水平。但是，制作满足标准的焊料球花费成本。另外，将焊料球搭载在电极上的工艺复杂，焊料球搭载装置的导入需要高额的设备投资。另一方面，在焊料糊(膏状焊料)印刷法中，由于在印刷操作中会卷入空气，因此容易在凸块内形成空隙。另外，也可能有凸块高度存在偏差而不能使相对电极间接合的情况。最近，作为焊料凸块的新形成方法、相对电极间的新接合方法，提出了一种利用焊料成分在电极上或者相对电极间的自组织化的简单工艺。例如，根据专利文献1，使用含有焊料粉、对流添加剂以及环氧树脂的糊在电极上形成了焊料凸块。向具有电极的基板的电极面侧供给该糊后，在该糊上放置平板，加热至大于或等于焊料粉的熔点且大于或等于对流添加剂的沸点时，对流添加剂的气泡发生对流。搅拌由此熔解的焊料粉，使焊料粉彼此结合，使焊料粉生长成均匀的大小并集聚在电极上。其结果为，能够形成均匀性高的凸块。根据专利文献2，同样地操作，能够利用焊料使相对电极间接合。另外，利用焊料使相对电极间接合后，可以使偏集在相对电极间以外的区域的环氧树脂固化而形成底部填料。上述专利文献1所记载的糊，虽然为与焊料糊印刷法或者焊料球搭载法相比更简单的工艺，但由于使用了液状或者糊状的组合物，因此有保存性、运输性以及使用时的操作性差这样的问题。另外，虽然能够抑制焊料凸块的高度偏差，但因对流添加剂而产生了气泡，因此有气泡容易混入凸块内部、容易形成空隙的缺点。另外，在焊料成分集聚在电极上之前进行了热固性树脂的固化时，焊料成分在电极上的自组织化难以完成。进一步，在加热后的树脂的清洗工序中，也可能有因热固性树脂的固化而导致树脂不溶解、或者不能完全地清洗除去的情况。另外，像专利文献2那样使相对电极间焊料接合的情况下，在偏集于相对电极间以外的区域的环氧树脂中，存在少量未能完全向相对电极间移动而残留的焊料残渣。该焊料残渣使邻接电极间的电阻降低，因此可能成为产生短路的原因。现有技术文献专利文献专利文献1:日本专利第3964911号专利文献2:日本特开2006-114865号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题本专利技术的目的在于提供一种保存性、运输性、以及使用时的操作性优异的回流用的膜，使用该膜仅在电极上选择性地形成焊料凸块的简单的焊料凸块的形成方法，通过该方法形成的、空隙少且高度偏差少的焊料凸块，在基板的电极上形成有该焊料凸块的带焊料凸块的基板以及由它们得到的半导体装置。另外，目的在于提供一种没有形成焊料凸块的工序、而是使用上述回流用的膜仅在相对电极间选择性地形成焊料接合的简单的焊料接合的形成方法，通过该方法形成的空隙少的焊料接合部位，通过该焊料接合部位接合的半导体装置。进一步，目的在于提供一种在使用上述回流用的膜形成的带焊料凸块的基板上装载另一基板而进行的简单的焊料接合的形成方法，通过该方法形成的空隙少的焊料接合部位，由其形成的半导体装置。解决问题的方法本专利技术人等进行了深入研究，结果发现：在具有电极的基板的电极面侧将包含能够溶解于溶剂的热塑性树脂和焊料粒子的回流膜、平板依次装载固定后，加热至大于或等于焊料粒子的熔融温度、且大于或等于热塑性树脂液状化的温度，通过自组织化使焊料成分偏集在基板的电极上。之后，利用溶剂将存在于电极上以外的基板与平板之间的包含焊料残渣的热塑性树脂成分溶解除去，从而能够形成焊料凸块。另外，也将其适用于相对电极间的焊料接合，进一步包含带凸块的基板与另一基板之间的焊料接合，由此完成了本专利技术。即本专利技术如下所述。(1)一种回流膜，其特征在于，其为包含能够溶解于溶剂的热塑性树脂和焊料粒子的膜，上述焊料粒子分散在上述膜中。(2)上述(1)所述的回流膜，其特征在于，溶剂为水、醇、或者它们的混合物。(3)上述(1)～(2)中任1项所述的回流膜，其特征在于，上述热塑性树脂为聚乙烯醇。(4)上述(3)所述的回流膜，其特征在于，上述聚乙烯醇的平均聚合度为100～1000。(5)上述(4)所述的回流膜，其特征在于，上述聚乙烯醇的皂化度为28～98摩尔％。(6)上述(3)～(5)中任1项所述的回流膜，其特征在于，进一步包含相对于上述聚乙烯醇100质量份为20～300质量份的溶解或者分散于水中的分子量小于或等于500的化合物。(7)上述(6)所述的回流膜，其特征在于，上述分子量小于或等于500的化合物为沸点大于或等于100℃的低分子量醇。(8)上述(6)～(7)中任1项所述的回流膜，其特征在于，上述分子量小于或等于500的化合物为甘油。(9)上述(1)～(2)中任1项所述的回流膜，其特征在于，上述热塑性树脂为聚乙烯吡咯烷酮。(10)上述(1)～(9)中任1项所述的回流膜，其特征在于，进一步含有除去金属氧化物的成分。(11)上述(1)～(10)中任1项所述的回流膜，其特征在于，从上述焊料粒子的累积粒度分布的微粒侧开始累积10％的粒径和累积90％的粒径均在1～50μm的范围内。(12)上述(1)～(11)中任1项所述的回流膜，其特征在于，上述焊料粒子为无铅焊料。(13)上述(1)～(12)中任1项所述的回流膜，其特征在于，上述焊料粒子为锡、银、以及铜的合金。(14)上述(1)～(13)中任1项所述的回流膜，其特征在于，包含相对于上述热塑性树脂100质量份为30～500质量份的上述焊料粒子。(15)一种焊料凸块形成方法，其特征在于，其为使用了上述(1)～(14)中任1项所述的回流膜的焊料凸块形成方法，包含如下工序：(A)在具有电极的基板的电极面侧放置上述回流膜的工序；(B)在上述回流膜上放置并固定平板的工序；(C)加热至大于或等于上述回流膜内的焊料粒子的熔融温度、且大于或等于上述热塑性树脂液状化的温度的工序；以及(D)在上述(C)工序结束后，溶解除去上述回本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种回流膜，其特征在于，其为包含能够溶解于溶剂的热塑性树脂和焊料粒子的膜，所述焊料粒子为分散在所述膜中的状态。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.10.26 JP 2011-235484;2011.10.26 JP 2011-235481.一种回流膜，其特征在于，其为包含能够溶解于溶剂的平均聚合度为100～1000的聚乙烯醇、焊料粒子、以及溶解或者分散于水中的分子量小于或等于500且沸点大于或等于100℃的低分子量醇的膜，所述焊料粒子为分散在所述膜中的状态，所述回流膜包含相对于所述聚乙烯醇100质量份为20～300质量份的所述低分子量醇。2.根据权利要求1所述的回流膜，其特征在于，所述溶剂为水、醇、或者它们的混合物。3.根据权利要求1所述的回流膜，其特征在于，所述聚乙烯醇的皂化度为28～98摩尔％。4.根据权利要求1所述的回流膜，其特征在于，所述低分子量醇为甘油。5.根据权利要求1所述的回流膜，其特征在于，进一步含有除去金属氧化物的成分。6.根据权利要求1所述的回流膜，其特征在于，从所述焊料粒子的累积粒度分布的微粒侧开始累积10％的粒径和累积90％的粒径均在1～50μm的范围内。7.根据权利要求1所述的回流膜，其特征在于，所述焊料粒子为无铅焊料。8.根据权利要求1所述的回流膜，其特征在于，所述焊料粒子为锡、银、以及铜的合金。9.根据权利要求1所述的回流膜，其特征在于，包含相对于所述聚乙烯醇100质量份为30～500质量份的所述焊料粒子。10.一种焊料凸块形成方法，其特征在于，其为使用了权利要求1所述的回流膜的焊料凸块形成方法，包含如下工序：(A)在具有电极的基板的电极面侧放置所述回流膜的工序；(B)在所述回流膜上放置并固定平板的工序；(C)加热至大于或等于所述回流膜内的焊料粒子的熔融温度、且大于或等于所述聚乙烯醇以及溶解或者分散于水中的分子量小于或等于500且沸点大于或等于100℃的低分子量醇液状化的温度的工序；以及(D)在所述(C)工序结束后，溶解除去所述回流膜的工序。11.根据权利要求10所述的焊料凸块形成方法，其特征在于，在非活性气体气氛下进行所述(C)工序。12.根据权利要求10所述的焊料凸块形成方法，其特征在于，在从平板向基板进行了挤压的状态下进行所述(C)工序。13.根据权利要求10所述的焊料凸块形成方法，其特征在于，在所述(D)工序中，使用水、醇、或者它们的混合溶剂将存在于电极表面以外的包含焊料粒子残渣的回流膜除去。14.根据权利要求10所述的焊料凸块形成方法，其特征在于，在所述(D)工序中，照射超声波。15.一种焊料接合的形成方法，其特征在于，其为使用权利要求1所述的回流膜的焊料接合的形成方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫内一浩，铃木直也，高野希，山下幸彦，
申请(专利权)人：日立化成株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP